CN103748362A - 空气压缩机 - Google Patents

Abstract

一种空气压缩机，其包括：气罐（50）、压缩机构（30）、马达（5）以及控制电路（7）。所述控制电路（7）包括CPU（70）和存储控制程序、压缩机运行历史以及多种运行模式的存储单元（74）。所述每种运行模式都被两个设置值定义：参考重启压力值和马达旋转速度值，所述多种运行模式之间的这些值中至少有一个不同。所述控制电路（7）执行作为目标模式的所述多种模式的其中之一，其中所述控制单元通过将所述气罐内的压力与所述参考重启压力相比而控制所述马达重启，并且以所述目标模式的旋转速度旋转该马达。所述控制电路基于所述压缩机运行历史将所述目标模式从所述多种模式中的一种改变为该多种模式中的另一种。

Description

空气压缩机

技术领域

本发明涉及一种空气压缩机。

背景技术

已知的空气压缩机，其检测气罐内的空气压力并且在该被检测的空气压力等于或低于预定值时重启其马达。作为更先进的例子，日本专利No.4,069,450公开了一种空气压缩机，其检测气罐内空气压力的变化率并且根据该被检测的压力变化率控制马达。这种空气压缩机可以静默模式运行。在该静默模式中，当被检测的压力变化率等于或低于预定值时，马达被重启。

发明内容

解决方案

空气压缩机根据用户的操作条件被以不同的方式应用。例如，当以连续的方式驱动钉子时，气罐内的空气被迅速消耗；然而当以一定的间隔驱动钉子时，气罐内的空气被一点点地消耗。对于这种用户的操作条件的考虑的缺乏产生如下的问题：向气罐提供了过量的压缩空气或没有向气罐提供足够的压缩空气。虽然该问题已在日本专利No.4,069,450的空气压缩机中得到了改善，但是就应对各种用途而言仍有改进的余地。进一步地说，日本专利No.4,069,450的空气压缩机就静默而言具有改进的余地。

本发明的目的是提供一种空气压缩机，其能够根据用途执行最优的操作，或一种空气压缩机，其能够减少噪音以免周围的人的不适、增加持续使用时间以及应对各种用途。

为了达到上述及其它目的，本发明提供了一种空气压缩机。该空气压缩机包括气罐、压缩机构、存储单元以及控制电路。气罐配置为容纳具有压力的压缩空气。压缩机构配置为将压缩空气供应至气罐。马达配置为驱动压缩机构。存储单元存储指示空气压缩机的运行状态的历史的信息。控制电路选择多种模式中的一种，该多种模式的每一种都具有马达的旋转速度和参考重启压力。在多种模式之间，旋转速度和参考重启压力中至少有一个不同。控制电路将多种模式中的一种作为目标模式执行，在该目标模式中，控制单元通过将与目标模式相对应的参考启动压力与压缩空气的压力相比较以控制马达重启，并且以与目标模式相对应的旋转速度旋转马达。控制电路基于信息将目标模式从多种模式中的一种改变为该多种模式中的另一种。

在上述配置中，目标模式根据运行状态的历史的信息而改变。据此，重启马达的时机和马达的旋转速度都可根据用户的操作条件而设置。

本发明的另一个方面提供了一种空气压缩机。该空气压缩机包括气罐、压缩机构以及控制电路。气罐配置为容纳具有压力的压缩空气。压缩机构配置为将压缩空气供应至气罐。马达配置为驱动压缩机构。控制电路配置为控制马达以旋转速度旋转。该控制电路控制马达以比最大旋转速度慢或等于最大旋转速度的旋转速度旋转，并且在压缩空气变为最大压力值时停止马达。控制电路基于压缩空气的压力变化率而选择第一旋转速度和第二旋转速度的其中之一，并且控制马达以所选的第一旋转速度和第二旋转速度的其中之一旋转。第一旋转速度比最大旋转速度慢。第二旋转速度比第一旋转速度慢。

根据如上配置，可在减少马达的旋转速度的同时增加持续使用时间。进一步地说，马达以基于压力变化率的第一旋转速度和第二旋转速度旋转。据此，可设置马达的适当的旋转速度，由此更适当的应对用户的期望。

发明的有益效果

旋转速度和参考重启压力可根据用户的操作条件适当的设置。

附图说明

图1A是根据本发明的实施方式的空气压缩机的平面图；

图1B是空气压缩机的侧视图；

图1C是空气压缩机的后视图；

图2是说明空气压缩机的电气结构的结构图；

图3是由根据本实施方式的空气压缩机执行的控制进程的流程图；

图4是在图3所示的控制进程期间执行的进程的流程图；

图5是说明在子模式B中进行的进程的时序图；

图6是说明在子模式A中进行的进程的时序图；

图7是说明在子模式C中进行的进程的时序图；以及

图8是说明在静默模式中进行的进程的时序图。

附图标记列表

1空气压缩机

30压缩机构

50气罐

5马达

7控制电路

70CPU

具体实施方式

以下将参照附图描述根据本发明的实施方式的空气压缩机1。

图1A至1C示出的空气压缩机1将压缩空气供应至气动工具，例如打钉机。该空气压缩机1具有手柄11、外壳10、马达5、压缩机构30、气罐50（51、52）、框架53以及控制电路7。

在随后的描述中，图1A中的左侧定义为空气压缩机1的左侧，并且图1A中的右侧定义为空气压缩机1的右侧。进一步地说，图1A中的上侧定义为空气压缩机1的后侧，并且图1A中的下侧定义为空气压缩机1的前侧。进一步地说，图1A中的近侧定义为空气压缩机1的上侧，并且图1A中的后侧定义为空气压缩机1的下侧。

如图1B所示，外壳10罩住气罐50（51、52）、框架53以及控制电路7。具有开关77（图2）的操作板12设置于外壳10的上表面。该开关77用于切换商用交流电源的打开/关闭，该商用交流电源经由电源线为空气压缩机1供电。通过开关77的切换操作切换供应至控制电路7和马达5的驱动电源的打开/关闭。操作板12可显示在气罐50（51、52）中的压力值和指示过载状态的警告。

气罐51和52都具有大致的圆柱形，其具有在左-右方向上延伸的轴并且在两端部闭合。气罐51和52在左-右方向上平行的延伸。气罐51的两端部与气罐52的两端部分别地对齐。气罐51和52被框架53固定。气罐51和气罐52的内部经由连通管（未示出）相互连通。

马达5和压缩机构30在气罐51的轴向方向上设置于其中心。马达5是由三相交流电控制的无刷电动机，并且具有转子5A、定子5B以及与该转子5A一起旋转的输出轴5C。该输出轴5C在垂直于气罐51的轴向方向的方向上，即，在前-后方向上延伸。在前侧的输出轴5C的一部分穿透曲柄箱31，其将于随后描述。

轴流风扇25和风扇旋转轴24设置于输出轴5C的后部。该轴流风扇25被同轴地固定至风扇旋转轴24，以便一起旋转。风扇旋转轴24被同轴地固定至输出轴5C。轴流风扇25的旋转致使外部空气被引入外壳10，并且接着致使空气从马达5的后侧流向其前侧，由此冷却该马达5。

压缩机构30设置于相对于马达5的前侧并且连接至该马达5。该压缩机构30具有曲柄箱31、第一压缩机32以及第二压缩机33。曲柄轴（未示出）设置于曲柄箱31之内。第一压缩机32和第二压缩机33都具有气缸（未示出）、活塞（未示出）以及汽缸头（未示出）。曲柄轴（未示出）配置为与马达5的输出轴5C一起旋转，并且驱动连接至活塞（未示出）。马达5的旋转经由曲柄轴被转变为设置于每个气缸之内的活塞的往复运动。第一压缩机32连接至第二压缩机33，以便允许压缩空气的传输。该第二压缩机33连接至气罐52。

从形成于外壳10中的通孔（未示出）流入的空气由第一压缩机32的气缸（未示出）中的活塞（未示出）的往复运动在第一压缩机32的气缸（未示出）中被压缩至0.7MPa至0.8MPa的压力。在第一压缩机32中被压缩的空气流入第二压缩机33的气缸（未示出）中，并且被压缩至3.0MPa至4.35MPa的允许的最大压力。在第二压缩机33中被压缩的空气穿过管构件56并且流入气罐52。该流入气罐52的压缩空气经由连通管54（图1B）部分地流入气罐51。以这种方式，压缩空气以同样的压力被存储于气罐51和52中。

压缩空气出口（管接头）60A和60B分别地设置于气罐5的两端部之上。管接头60A和60B的每一个都可与气动工具连接，例如打钉机，并且可将压缩空气供应至连接的气动工具。

如图2所示，在空气压缩机1中，电源电路20、控制电路7以及马达5被电连接。控制电路7包括CPU70、驱动器71、位置检测元件72、开关电路73、EEPROM74、压力传感器75、显示部76以及开关77。

根据本实施方式的马达5是三相DC无刷电动机，并且具有转子5A，其具有包括多组N和S极的永磁铁；以及定子5B，其包括以星形连接而连接的三相定子导体U、V、W。电流流过的定子导体的按序的切换致使马达5（转子5A）旋转。

多个转子位置检测元件72在转子5A的圆周方向上以预定的间隔（例如，90度的间隔）设置于与该转子5A的永磁铁相对的位置，并且输出与该转子5A的旋转位置相对应的信号。

CPU70基于来自转子位置检测元件72的信号检测转子5A的旋转位置。该CPU70进一步地从转子5A的旋转位置的变化计算该转子5A的旋转速度（在下文中，也简称为“马达5的旋转速度”）。该CPU70将转子5A的旋转位置和旋转速度传输至驱动器71。

开关电路73将电流供应至与马达5的U、V和W相相对应的导体。驱动器71基于转子5A的旋转位置控制开关电路73，以在正确的时间将电流供应至与U、V和W相相对应的导体。

EEPROM74是非易失性存储器，并且存储执行控制进程的控制程序，其将于随后描述。该EEPROM74进一步地存储执行控制程序所需的不同设置值，例如填充标识位、压力标识位、4MPa标识位以及子模式值。

压力传感器75测量气罐50内空气的压力（在下文中，仅简称为“压力”），并且将该被测量的压力值传输至CPU70。

显示部78包括LED灯，其用于空气压缩机的运行状态的通知。

开关77设置于操作板12（图1B）中，并且用于用户切换电源的打开/关闭以及用于在正常模式、学习模式和静默模式之间切换运行模式。开关77在空气压缩机1的运行之前被设置为正常模式、学习模式和静默模式的其中之一。

在正常模式中，当压力变得低于4.0MPa时，马达5被重启和控制以2800rpm的速度旋转。

虽然将于随后描述细节，但是在学习模式中，子模式被设置为A、B和C的其中之一，并且该被设置的子模式根据空气压缩机1的使用状态切换。该子模式值被设置为A、B和C的其中之一，这表明子模式A、B和C的其中之一被设置为子模式。在子模式A和B中，马达5被控制以2800rpm的速度旋转。在子模式C中，马达5被控制，以便在启动之后仅在第一次以2800rpm的速度旋转，并且在第二次或后续次数内以2000rpm的速度旋转。

在子模式A中，当压力变得低于4.0MPa时，马达5被重启。在子模式B中，当压力高于3.2MPa并且低于4.0MPa时，马达5在压力变化率（压力变化/时间）低于-0.05MPa/秒的情况下被重启。另外，在子模式B中，当压力变为等于或低于3.2MPa时，马达5不考虑压力变化率被重启。在子模式C中，当压力变为低于2.3MPa时，马达5被重启。

即，在子模式A、B和C之间，马达5的旋转速度和该马达5重启时的压力至少有一个不同。

当电源被开关77的操作切换为打开时，用于控制电路的驱动电流从电源电路20被供应至控制电路7和马达5。

图3是根据本实施方式的控制程序的流程图。控制进程在电源被开关77的操作切换为打开时开始。

在S10中，CPU70将0设置为填充标识位、压力标识位和压力变化率标识位的初始值。CPU70将B设置为子模式值的初始值。填充标识位表明气罐50在进程开始后，即，电源打开后是否已经充满空气。即，填充标识位被设置为作为初始值的0。当气罐50内空气的压力高于4.35MPa时（当气罐50在充满状态下时），填充标识位被设置为1。压力标识位表明在气罐50内空气的压力是否高于4.0MPa。当气罐50内空气的压力等于或高于4.0MPa时，压力标识位被设置为1，并且当气罐50内空气的压力低于4.0MPa时，压力标识位被设置为0。压力变化率标识位表明在气罐50内的空气的压力变化率是否等于或低于-0.05/3（MPa/秒）。即，当压力变化率等于或低于-0.05/3（MPa/秒）时，压力变化率标识位被设置为1，否侧被设置为0。4.0MPa标识位表明空气消耗量在气罐50达到充满状态后该气罐50内空气的压力高于4.0MPa的时间段内是很大的，即，在压缩空气的消耗开始之后即刻的时间段。

在S12中，CPU70确定压力标识位是否为1。在S12中，压力标识位被用于确定是否允许马达5的启动。即，当压力标识位为0时，允许马达5的启动，当压力标识位为1时，禁止马达5的启动。随着这种控制，可以防止马达在大负荷被施加于其上的状态下被启动，由此防止过电流。

在S16中，基于由压力传感器75所测量的压力值，CPU70确定气罐50内空气的压力是否高于4.35MPa。当压力等于或低于4.35MPa时（S16中的“否”），CPU70在S18中启动马达5。在S20中，CPU70确定开关77是否被设置为正常模式。当开关77被设置为正常模式时（S20中的“是”），在S22中，CPU70促使马达5以与正常模式相对应的2800rpm的速度旋转，以将压缩空气供应至气罐5。

当开关77未被设置为正常模式时，CPU70在S26中确定该开关77是否被设置为静默模式。当开关77被设置为静默模式时（S26中的“是”），CPU70在S27中确定压力变化率标识位是否为1。当压力变化率标识位为1时（S27中的“是”），CPU70在S28中促使马达5以1800rpm的速度旋转，以将压缩空气供应至气罐5。当压力变化率标识位为0时（S27中的“否”），CPU70在S29中促使马达5以1600rpm的速度旋转，以将压缩空气供应至气罐5。

当开关77未被设置为静默模式时（S26中的“否”），即，当该开关77被设置为学习模式时，CPU70促使马达以根据子模式值的以下旋转速度旋转，以将压缩空气供应至气罐5。即，在子模式值为A和B的其中之一的情况下，旋转速度被设置为2800rpm。在子模式值为C的情况下，当S30在启动之后被第一次执行时，及，当填充标识位被设置为0时，旋转速度被设置为2800rpm。在子模式值为C的情况下，当S30被第二次或在后续次数内执行时，即，当填充标识位被设置为1时，旋转速度被设置为2000rpm。

在另一方面，当压力高于4.35MPa时（S16中的“是”），CPU70在S32中停止马达5。随着这种进程，CPU70如此控制马达5以至于气罐50内的空气的最大压力变为4.35MPa。此后，CPU70在S43中将填充标识位和压力标识位都设置为1。

当S22、S28、S29、S30和S34中的任意一项结束时，CPU70在S40中确定开关77是否被关闭。当开关77仍处于打开状态时（S40中的“否”），CPU70返回至S12。当开关处于关闭状态时（S40中的“是”），CPU70在S41中停止马达以结束此程序。

接下来，将描述图4示出的进程流程。在S102中，CPU70计算压力变化率。更具体地说，CPU70根据压力传感器75以预定的时间间隔（在本实施方式中每3秒）测量的压力值计算压力变化率。该压力变化率通过以预定的时间间隔划分压力变化而被计算。该被计算的压力变化率存储于EEPROM74中。在S104中，CPU70确定开关77是否被设置于学习模式。当开关77被设置于学习模式时（在S104中的“是”），CPU70在S132中确定子模式值是否为B。当子模式值为B（S132中的“是”）或当开关77未被设置为学习模式时（S104中的“否”），CPU70在S106中确定压力变化率是否等于或低于-0.05/3（MPa/秒）。由此可明显地看出，S106的进程和后续步骤在运行模式为正常模式、静默模式和其中子模式值被设置为B的学习模式的其中之一时被执行。

当压力变化率高于-0.05/3（MPa/秒）时，即，压力下降率不是很高（S106中的“否”），CPU70在S108中确定压力是否低于3.2MPa。当压力等于或高于3.2MPa时（在S108中的“否”），CPU70返回至图3的S12。当压力低于3.2MPa时（S108中的“是”），CPU70在S110中确定开关77是否已被设置为学习模式。当开关77被设置为学习模式时（S110中的“是”），CPU70在S111中确定压力变化率是否在S106中已被确定为连续第二次高于-0.05/3（MPa/秒）。更具体地说，当压力变化率标识位已被设置为0时，CPU70确定压力变化率是否已被确定为连续第二次高于-0.05/3（MPa/秒）。另外，CPU70可能在EEPROM74中存储压力变化率的值作为每次CPU70计算该值的历史，并且参考该历史做出决定。当在S111中做出肯定的决定时（S111中的“是”），CPU70在S112中将子模式值设置为C。当CPU70确定压力变化率已被确定为连续第二次高于-0.05/3（MPa/秒）时，用户可能，例如，在相当长的时间间隔内驱动钉子，因此气罐50内的空气将暂时被缓慢地消耗。因此，CPU70将子模式值从B改变为C。在子模式C中，马达5仅在压力变为等于或小于2.3MPa时被启动，这防止了该马达5被不必要的启动。

当开关77未被设置为学习模式时（S110中的“否”），在压力变化率未被确定为连续第二次高于-0.05/3（MPa/秒）时（S111中的“否”），或在S112的进程的执行之后，在S114中，CPU70将压力标识位和压力变化率标识位都设置为0，并返回至图3的S12。

当压力变化率等于或低于-0.05/3（MPa/秒）时（S106中的“是”），在S120中，CPU70确定压力是否低于4.0MPa。当压力等于或高于4.0MPa时（S120中的“否”），在S121中，CPU70将4MPa标识位的值设置为1，并返回至图3的S12。

当压力低于4.0MPa时（S120中的“是”），CPU70在S124中确定4MPa标识位的值是否为1。该4MPa标识位的值1表明空气消耗量在气罐50内空气的压力减少至4.0MPa之前，即，在用户的操作开始之后即刻已经变得很大。当4MPa标识位的值为1时（S124中的“是”），CPU70在S126中确定开关77是否已被设置为学习模式，并随后在S128中确定在4MPa标识位的值为1的状态下马达是否已连续第二次被重启。更具体地说，例如，CPU70可能将马达经由S128被重启的信息作为历史存储于EEPROM74中，并且参考该历史做出决定。当S128中做出肯定的决定时，CPU70在S129中将子模式值设置为A。当CPU70确定在4MPa标识位的值为1的状态下马达已连续第二次被重启时，用户可能，例如，以连续的方式驱动钉子，因此气罐50内的空气将被明显地消耗。因此，CPU70将子模式值从B改变为A。在子模式A中，马达5在压力低于4.0MPa时被迅速地重启，并且以2800rpm的最大旋转速度旋转，由此在气罐50内提供尽早的空气供应。这样增加了空气压缩机1的持续使用时间。

当S124、S126和S128的任意一项中或在S129的进程的执行之后做出否定的决定时，在S130中，CPU70将压力标识位和压力变化率标识位分别设置为0和1，并返回至图3的S12。

当子模式值不为B时（S132中的“否”），CPU70在S134中确定该子模式值是否为A。当子模式值为A时（S134中的“是”），CPU70在S136中确定压力是否低于4.0MPa。当压力等于或高于4.0MPa时（S136中的“否”），CPU70返回至图3的S12。

当压力低于4.0MPa时（S136中的“是”），CPU70在S138中确定压力变化率是否等于或低于-0.05/3（MPa/秒）。当压力变化率等于或低于-0.05/3（MPa/秒）时（S138中的“是”），在S140中，CPU70将压力标识位和压力变化率标识位分别地设置为0和1，并返回至图3的S12。

当压力变化率高于-0.05/3（MPa/秒）时（S138中的“否”），CPU70在S142中确定压力变化率是否已被确定为连续第二次高于-0.05/3（MPa/秒）。更具体地说，当压力变化率标识位的值已被设置为0时，CPU70确定压力变化率已被确定为连续第二次高于-0.05/3（MPa/秒）。另外，CPU70可能将压力变化率的值作为该CPU70每次计算该值的历史存储于EEPROM74中，并且参考该历史做出决定。当压力变化率已被确定为连续第二次高于-0.05/3（MPa/秒）时（S142中的“是”），CPU70在S144中将子模式值设置为B。

当CPU70确定压力变化率已被确定为连续第二次高于-0.05/3（MPa/秒）时，用户可能，例如，以时间间隔驱动钉子，因此气罐50内的空气预计暂时将不会被明显地消耗。因此，CPU70将子模式值从A改变为B。在子模式B中，在压力高于3.2MPa并低于4.0MPa的情况下的压力变化率等于或低于-0.05/3（MPa/秒）时，或在压力低于3.2MPa时，马达5被启动，并且以2800rpm的最大旋转速度旋转。因此，空气供应时机可基于压力和压力变化率被适当地设置。

当压力变化率第一次被确定为高于-0.05/3（MPa/秒）时（S142中的“否”），或在S144的进程的执行之后，在S146中，CPU70将压力标识位和压力变化率标识位的值都设置为0。

当子模式值不为A时（S134中的“否”），即，当子模式值为C时，CPU70在S150中确定压力是否低于2.3MPa。当压力低于2.3MPa时，在S160中，CPU70将压力标识位和压力变化率标识位的值都设置为0，并返回至图3的S12。

当压力等于或高于2.3MPa时（S150中的“否”），CPU70在S152中确定压力变化率是否等于或低于-0.05/3（MPa/秒）。当压力变化率等于或低于-0.05/3（MPa/秒）时（S152中的“是”），在S154中，CPU70将子模式值设置为B。随后，在S156中，CPU70将压力标识位和压力变化率标识位的值分别设置为0和1，并返回至图3的S12。

当压力变化率高于-0.05/3（MPa/秒）时（S152中的“否”），CPU70返回至S12。

以下描述将在基于上述控制进程的学习模式的每个子模式中进行的进程。图5至7是说明分别在子模式B、A和C中进行的进程的时序图。在图5至7中，水平轴线代表时间，垂直轴线代表压力（MPa）。如上所述，子模式B是设置于控制进程开始时的子模式，并且子模式A和C是必须被从该子模式B切换的子模式。因此，在图5至7中，子模式在时间0时被设置为B。需要注意的是，时间0代表气罐50被充满空气并且马达5停止（S32）的状态。

如图5所示，在区间IB1内，压缩空气被消耗，因此气罐内的压力被减少。在时间TB1处，CPU70执行S106以确定压力变化率低于-0.05/3（MPa/秒）（S106中的“是”），即，每单位时间的空气消耗量很大，并进一步地确定压力低于4.0MPa（S120中的“是”）。在这种情况下，CPU70并不将子模式切换为A（S129被跳过），并且将压力标识位和压力变化率标识位分别设置为0和1，同时保持子模式B（S130）。由于压力标识位的值为0，因此在S12中做出了否定的决定，并且马达在区间IB2内以2800rpm的速度旋转以将空气供应至气罐50（S30）。在时间TB2处，CPU70确定压力高于4.35MPa（S16中的“是”），停止马达（S32）并于此后将压力标识位的值设置为1（S34）。

在区间IB3内，通过用户对空气压缩机1的使用减少了气罐50内的空气量。然而，子模式为B，压力变化率高于-0.05/3（MPa/秒）（时间TB3，S106中的“否”），即，每单位时间的空气消耗量很小，并且压力等于或高于3.2MPa（S108中的“否”），以致马达5并不重启。

在时间TB4处，CPU70确定压力低于3.2MPa（S108中的“是”），并且将压力标识位和压力变化率标识位的值都设置为0，以致使马达5以2800rpm的速度旋转（S30）。在区间IB4内，空气被供应至气罐50，此后，马达5停止（S32）。

在区间IB5内，在时间TB5处，压力变化率并不等于或低于-0.05/3（MPa/秒）（S106中的“否”），并且压力高于3.2MPa（S108中的“否”），以致压力标识位的值保持为1，并且因此马达5并未被重启。然而，在时间TB6处，压力变化率变为等于或低于-0.05/3（MPa/秒）（S106中的“是”），并且CPU70在S130中将压力标识位的值设置为0。CPU70致使马达5以2800rpm的速度旋转（S30），并于此后停止马达5（S32）。

如上所述，在子模式B中，当压力变化率在气罐50内空气的压力低于4.0MPa并且高于3.2MPa的情况下变为等于或低于-0.05/3（MPa/秒）时，CPU70重启马达5并致使该马达5以2800rpm的速度旋转。当压力低于3.2MPa时，CPU70重启马达5并致使该马达5以2800rpm的速度旋转而不考虑压力变化率（即使压力变化率高于-0.05/3（MPa/秒））。如上所述，马达5的重启时机基于气罐50内空气的压力和压力变化率而确定，其允许在正确的时间供应空气，由此增加空气压缩机1的持续使用时间。

以下参考图6描述子模式A。在区间IA1内，子模式已被设置为B。在该区间IA1内，压力变化率等于或低于-0.05/3（MPa/秒）（S106中的“是”），并且压力低于4.0MPa（S120中的“是”）。然而，马达5在4.0MPa标识位的值已连续第二次被确定为1的状态下并未被重启（S128中的“否”），以致CPU70并未将子模式切换为A（S129被跳过）。在S130中，CPU70将压力标识位和压力变化率标识位的值分别设置为0和1。由于压力标识位的值为0，所以在S12中做出否定的决定。据此，CPU70在时间TA1处重启马达5（S18），致使该马达5基于在区间IA2内的子模式B的设置而以2800rpm的速度旋转（S30），并于此后停止该马达5（S32）。

在区间IA3内，压力变化率等于或低于-0.05/3（MPa/秒）（S106中的“是”），并且压力在时间TA3处等于或低于4.0MPa（S120中的“是”），以致CPU70将压力标识位和压力变化率标识位的值分别设置为0和1（S130）。此处，马达在4.0MPa标识位的值已连续第二次被确定为1的状态下被重启（S128中的“是”），以致CPU70将子模式设置为A（S129）。由于压力标识位的值为0，因此在S12中做出否定的决定。据此，CPU70在时间TA3处重启马达5（S18），并致使该马达5基于子模式A的设置以2800rpm的速度旋转（S30）。

在区间IA4内，虽然马达5以2800rpm的速度旋转，但是空气消耗量还是超过空气供应量，以致气罐50内的空气量逐渐减少。在时间TA4处，空气的使用被中断。在区间IA5内，马达5以2800rpm的速度旋转，并且气罐50内空气的压力在时间TA5处达到4.35MPa，该马达5被停止（S32）。作为结果，CPU70将压力标识位的值设置为1（S34）。在区间IA6内的时间TA6处，压力变为低于4.0MPa（S136中的“是”）。在区间IA6内，压力变化率高于-0.05/3（MPa/秒）（S138中的“否”），压力标识位的值在S146中被设置为0。作为结果，在区间IA7内，CPU70重启马达5（S18），并致使该马达5以2800rpm的速度旋转（S30）。需要注意的是，CPU70在此处并未确定压力变化率连续第二次高于-0.05/3（MPa/秒）（S142中的“否”），以致S144被跳过，并且子模式保持为A。

在区间IA8内，空气以与区间IA6内相同的速率被消耗，以致压力标识位如时间TA6处的情况一样在时间TA7处被设置为0（S146）。然而，CPU70在此确定压力变化率的值连续第二次高于-0.05/3（MPa/秒）（S142中的“是”），子模式被切换为B（S144）。

在马达在4.0MPa标识位已连续第二次被确定为1的状态下被重启的情况下，用户预计将暂时进行其中相当大量的空气被消耗的操作。因此，CPU70将子模式从B切换至A，并且在压力变为低于4.0MPa时致使马达5以2800rpm的速度旋转。因此，马达5在空气消耗量很大的状态下被立即重启以供应空气，由此增加空气压缩机1的持续使用时间。

以下参考图7描述子模式C。在区间IC1内，子模式已被设置为B。在区间IC1内，压力变化率高于-0.05/3（MPa/秒）（S106中的“否”），以致马达5未被重启直到压力在时间TC1处变为低于3.2MPa。在时间TC1处，CPU70确定压力低于3.2MPa（S108中的“是”），并且将压力标识位的值设置为0（S114）。CPU70在此处并未确定压力变化率连续第二次高于-0.05/3（MPa/秒）（S111中的“否”），以致子模式保持为B。因此，在区间IC2内，CPU70重启马达5（S18），致使该马达5以2800rpm的速度旋转（S30），并于此后停止该马达5（S32）。

在区间IC3内，如区间IC1的情况一样，CPU70在时间TC2处确定压力低于3.2MPa（S108中的“是”），并且将压力标识位的值设置为0（S114）。CPU70在此确定压力变化率连续第二次高于-0.05/3（MPa/秒）（S111中的“是”），并因此将子模式设置为C（S112）。在区间IC4内，CPU70重启马达5（S18），并致使该马达5以与子模式C的设置相对应的2000rpm的速度旋转（S30）。

在区间IC5内，压力变化率高于-0.05/3（MPa/秒）（S152中的“否”），以致压力标识位的值保持为1，并且马达5未被重启直到时间TC3处。在该时间TC3处，当CPU70确定压力低于2.3MPa时（S150中的“是”），压力标识位和压力变化率标识位的值都被设置为0（S160）。随后，在区间IC6内，CPU70重启马达5（S18），并致使该马达5以2000rpm的速度旋转（S30）。在区间IC7内，CPU70确定压力变化率等于或低于-0.05/3（MPa/秒）（S152中的“是”），并将子模式设置为B（S154）。

在压力变化率已被确定为连续第二次高于-0.05/3（MPa/秒）的情况下，空气被缓慢地消耗。在这种情况下，子模式被从B切换至C，以致使马达5以2000rpm的速度旋转。由于空气被缓慢地消耗，因此马达5的2000rpm的旋转可提供足够的空气。马达5的旋转速度被从2800rpm减少至2000rpm，由此减少由该马达5产生的噪音和热量。

如上所述，在学习模式中的子模式的适当的切换允许根据用户的用途（空气消耗量）供应压缩空气。

以下参考图8描述基于上述的控制进程的静默模式。在图8中，水平轴线代表时间，垂直轴线代表压力（MPa）。静默模式在用户将开关77设置为静默模式时被执行。需要注意的是，图8中的0代表气罐50被充满空气并且马达5停止的状态（S32）。

在区间ID1内，压力变化率等于或低于-0.05/3（MPa/秒）。据此，在时间TD1处，在S106中做出了肯定的决定，并且压力标识位和压力变化率标识位的值被分别设置为0和1（S130）。作为结果，在区间ID2内，CPU70启动马达5（S18），致使该马达5以1800rpm的速度旋转（S28），并于此后停止该马达5（S32）。

在区间ID3内，压力变化率高于-0.05/3（MPa/秒），以致在S106中做出否定的决定。在时间TD2处，CPU70确定压力低于3.2MPa（S108中的“是”），并且将压力标识位和压力变化率标识位的值都设置为0（S114）。作为结果，在区间ID4内，CPU70启动马达5（S18），并致使该马达5以1600rpm的速度旋转（S28）。

在区间ID5内的时间TD3处，压力变化率高于-0.05/3（MPa/秒）（S106中的“否”），以致马达5并未被重启。然而，在时间TD4处，压力变化率等于或低于-0.05/3（MPa/秒）（S106中的“是”），并且气罐50内空气的压力低于4.0MPa（S120中的“是”），以致压力标识位和压力变化率标识位的值在S130中被分别设置为0和1。作为结果，在区间ID6内，CPU70启动马达5，致使该马达5以1800rpm的速度旋转（S28），并于此后停止该马达5（S32）。

如上所述，在静默模式中，当压力低于4.0MPa并高于3.2MPa时，马达5在压力变化率变为等于或低于-0.05/3（MPa/秒）的情况下被重启，并被致使以1800rpm的速度旋转。因此，与马达5不考虑压力变化率直到压力达到3.2MPa时才被重启的情况相比，空气压缩机1的持续使用时间可被增加。进一步地说，当压力变化率高于-0.05/3（MPa/秒）时，马达5在压力小于3.2MPa的情况下被重启，并被致使以1600rpm的速度旋转。即，在静默模式中，马达5根据压力变化率被以1600rpm和1800rpm的两种不同的速度旋转。这允许，在静默模式中，马达5根据空气压缩机1的用途充分地旋转，并且该空气压缩机1的持续使用时间在减少噪音的同时被增加，由此根据用途提供对用户需求的满意的回应。

进一步地说，在静默模式中，马达5以1800rpm的速度旋转。这比最大旋转速度2800rpm慢1000rpm。当本发明人测量来自马达5的运行噪音时，2800rpm的速度产生62dB的运行噪音，1800rpm的速度产生60dB的运行噪音。据此，旋转速度的大约0.64（=1800/2800倍）的倍增减少2dB的运行噪音。即，运行噪音可被减少1/100。因此，旋转速度减少至1800rpm对于减少运行噪音是有效。在空气压缩机被用于居民区的情况下，较大的运行噪音的产生可能会打扰居住于此居民区的居民。当马达5的旋转速度被减少至1800rpm时，运行噪音被大大减少，由此防止了打扰此地区中的居民。在本实施方式中，当压力变化率变为等于或低于-0.05/3（MPa/秒）时，马达5以被减少的速度1800rpm被重启。这允许空气压缩机1的持续使用时间的增加，同时减少运行噪音。需要注意的是，马达5的旋转速度在静默模式中被减少至1600rpm时，其噪音与该马达5被致使以1800rpm的速度旋转的情况相比可被进一步地减少。

进一步地说，在静默模式中，马达5被重启时的压力值被设置在3.2MPa至4.0MPa的范围内。该范围的压力值低于气罐50的最大压力4.35MPa。作为静默模式的可能的例子，假设空气压缩机中马达5被重启时的压力值的上限与气罐的最大压力相同。例如，假设其中用于重启的压力值在3.2MPa至4.35MPa之间并且气罐的最大压力为4.35MPa的情况。在这种情况下，当压力从4.35MPa被稍微减少时，并且当压力变化率在此时等于或低于-0.05/3（MPa/秒）时，马达被重启。据此，马达在空气压缩机的使用开始之后即刻被重启。进一步地说，马达在只有少量的空气被消耗的状态下被重启，以致在短时间内达到最大压力以停止马达。这样大大减少了马达的重启与停止之间的时间间隔。这种行为可能基于用户的用途被重复。虽然马达的旋转速度很慢，但是在这种很短的时间段内重复的运行噪音也会打扰周围的人。在另一方面，在根据本实施方式的空气压缩机1中，用于马达的重启的压力值被设置在3.2MPa至4.0MPa的范围内，其是低于用于马达的重启的压力值4.35的压力。因此，即使当压力变化率等于或低于-0.05/3（MPa/秒）时，马达5也会在空气压缩机的使用开始后经过一段时间才被重启。这比在比较的例子中对周围的人产生更少的打扰。

虽然已参考其实施方式对本发明做出详尽的描述，但是对本领域的技术人员显而易见的是，可不脱离本发明的范围而在其中做出各种变化和改进。

例如，CPU70在S111中确定压力变化率已在S106中被确定为连续第二次高于-0.05/3（MPa/秒）。另外，然而，当压力变化率在S106中被确定为仅有一次高于-0.05/3（MPa/秒）时，子模式可能在S112被切换为C。在这种情况下，S111的进程被省略。

另外，CPU70可能在S111中确定压力变化率是否已在S106中被确定为连续高于-0.05/3（MPa/秒）给定次数。

同样地，当压力变化率在S138中被确定为仅有一次高于-0.05/3（MPa/秒）时，子模式可能在S112中被切换为C。在这种情况下，S142的进程被省略。另外，CPU70可能在S142中确定压力变化率是否已被确定为连续高于-0.05/3（MPa/秒）给定次数。

进一步地说，当CPU70仅有一次确定马达已在4.0MPa标识位的值为1的状态下被重启时，子模式可能在S129中被切换为A。在这种情况下，S128的进程被省略。另外，CPU70可能在S128中确定马达是否在4.0MPa标识位的值为1的状态下已被连续重启了给定次数。

工业应用

根据本发明的空气压缩机尤其适用于便携式空气压缩机的领域，该便携式空气压缩机将压缩空气供应至使用压缩空气作为能源的气动工具。

Claims (11)

1.一种空气压缩机，包括：

气罐，其配置为容纳具有压力的压缩空气；

压缩机构，其配置为将压缩空气供应至所述气罐；

马达，其配置为驱动所述压缩机构；

存储单元；以及

控制电路，其特征在于：

所述存储单元存储指示所述空气压缩机的运行状态的历史的信息；

所述控制电路选择多种模式中的一种，该多种模式的每一种都具有马达的旋转速度和参考重启压力，在该多种模式之间，旋转速度和参考重启压力中至少有一个不同；

所述控制电路将所述多种模式中的一种作为目标模式执行，在该目标模式中，控制单元通过将与该目标模式相对应的参考启动压力与压缩空气的压力相比较以控制所述马达重启，并且以与该目标模式相对应的旋转速度旋转所述马达；以及

所述控制电路基于所述信息将目标模式从所述多种模式中的一种改变为该多种模式中的另一种。

2.根据权利要求1所述的空气压缩机，其中所述控制电路基于压缩空气的压力以及压缩空气的压力变化率中的至少一个将目标模式从所述多种模式中的一种改变为该多种模式中的另一种。

3.根据权利要求1所述的空气压缩机，其中当所述信息满足与压缩空气的消耗量有关的规定标准时，所述控制电路将所述参考重启压力设置为第一压力值，

其中当所述信息不满足所述规定标准时，所述控制电路将所述参考重启压力设置为小于所述第一压力值的第二压力值。

4.根据权利要求1所述的空气压缩机，其中当所述信息满足与压缩空气的消耗量有关的规定标准时，所述控制电路将所述旋转速度设置为第一旋转速度，

其中当所述信息不满足所述规定标准时，所述控制电路将所述旋转速度设置为比所述第一旋转速度慢的第二旋转速度。

5.根据权利要求1所述的空气压缩机，其中当所述马达重启时，所述控制电路基于运行状态改变所述目标模式。

6.根据权利要求1所述的空气压缩机，其中当压缩空气的压力变为最大压力值时，所述控制电路停止所述马达，

其中所述马达以比最大旋转速度慢或等于最大旋转速度的速度旋转，

其中所述多种模式包括第一模式，在该第一模式中，所述参考重启压力具有小于所述最大压力值的第一参考压力，以及小于该第一参考压力的第二参考压力，

其中当压缩空气的压力在所述第一参考压力与所述第二参考压力之间时，所述控制电路以所述最大旋转速度重启所述马达，并且压力变化率小于或等于规定率值。

7.根据权利要求6所述的空气压缩机，其中所述多种模式包括第二模式，其将所述参考重启压力设置为小于所述第二参考压力的第三压力值，并且将旋转速度设置为小于所述最大速度的速度，

其中当所述控制电路获得大于所述规定率值的压力变化率规定次数时，该控制电路自动将所述目标模式从所述第一模式改变为所述第二模式。

8.根据权利要求1所述的空气压缩机，其中所述控制电路控制所述马达以比最大旋转速度慢或等于最大旋转速度的旋转速度旋转，

其中所述多种模式包括第三模式，在该第三模式中，所述马达以所述最大旋转速度旋转，

其中当所述控制电路获得小于规定比率的压力变化率规定次数时，该控制电路自动将所述目标模式改变为所述第三模式。

9.根据权利要求1所述的空气压缩机，其中所述控制电路控制所述马达以比最大旋转速度慢或等于最大旋转速度的旋转速度旋转，并且在压缩空气变为最大压力值时停止所述马达，

其中所述控制电路基于压缩空气的压力变化率选择第一旋转速度和第二旋转速度的其中之一，并且控制所述马达以所选的所述第一旋转速度和第二旋转速度的其中之一旋转，该第一旋转速度比所述最大旋转速度慢，该第二旋转速度比该第一旋转速度慢。

10.根据权利要求9所述的空气压缩机，其中当压缩空气的压力为低于所述最大压力值的第一压力值并且所述压力变化率小于或等于规定率值时，所述控制电路控制所述马达以所述第一旋转速度旋转，

其中当压缩空气的压力为低于所述第一压力值的第二压力值并且所述压力变化率大于所述规定率值时，所述控制电路控制所述马达以所述第二旋转速度旋转。

11.一种空气压缩机，包括：

气罐，其配置为容纳具有压力的压缩空气；

压缩机构，其配置为将压缩空气供应至所述气罐；

马达，其配置为驱动所述压缩机构；以及

控制电路，其配置为控制所述马达以旋转速度旋转，其特征在于：

所述控制电路控制所述马达以比最大旋转速度慢或等于最大旋转速度的旋转速度旋转，并且在压缩空气变为最大压力值时停止所述马达；以及

所述控制电路基于压缩空气的压力变化率而选择第一旋转速度和第二旋转速度的其中之一，并且控制所述马达以所选的所述第一旋转速度和第二旋转速度的其中之一旋转，该第一旋转速度比所述最大旋转速度慢，该第二旋转速度比该第一旋转速度慢。

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