專利名稱：空氣壓縮裝置的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于由例如對罐箱各自供給壓縮空氣的多臺壓縮機構(gòu)成的空氣壓縮裝置的適用的空氣壓縮裝置的控制裝置。
背景技術(shù)：
一般、作為空氣壓縮裝置有對罐箱并列連接多臺壓縮機的(例如參照專利文獻1、2)結(jié)構(gòu)。這時設(shè)置測量罐箱內(nèi)的壓力的壓力傳感器，并把由該壓力傳感器得到的壓力檢測值與預先決定的多個控制閾值進行比較，這樣來進行各壓縮機加載-卸載以及起動-停止的控制。由此，根據(jù)罐箱內(nèi)的壓力增減壓縮機的運轉(zhuǎn)臺數(shù)，調(diào)整向罐箱供給的壓縮空氣的排出量。
專利文獻1特開2003-21072號公報專利文獻2特開2003-35273號公報在上述的現(xiàn)有技術(shù)中是比較罐箱內(nèi)的壓力檢測值和控制壓力值來控制壓縮機的運轉(zhuǎn)臺數(shù)。因此，例如就算罐箱內(nèi)消耗的壓縮空氣的消耗量非常少，但由于比規(guī)定的控制閾值低了，所以仍有起動超過需要臺數(shù)的多臺壓縮機的問題。相反，也有在罐箱內(nèi)的壓力達到最高壓之前與壓縮空氣消耗量無關(guān)而驅(qū)動多臺壓縮機，浪費消耗電力的問題。
另一方面也可以在罐箱的輸出配管上設(shè)置流量傳感器，使用該流量傳感器來檢測壓縮空氣的消耗量，并根據(jù)壓縮空氣的消耗量來進行壓縮機的控制。但這時需要新設(shè)置流量傳感器，再加上設(shè)置流量傳感器的工時數(shù)增加，所以有制造成本變高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)問題而開發(fā)的，本發(fā)明的目的在于提供一種不使用流量傳感器而是根據(jù)壓縮空氣的消耗量來控制空氣壓縮裝置的排出容量，能減少消耗電力的空氣壓縮裝置的控制裝置。
為了解決上述課題，本發(fā)明空氣壓縮裝置的控制裝置包括多臺空氣壓縮裝置，其壓縮并排出空氣；罐箱，其儲存該空氣壓縮裝置壓縮排出的壓縮空氣；壓力檢測機構(gòu)，其檢測該罐箱內(nèi)的壓力；控制機構(gòu)，其根據(jù)該壓力檢測機構(gòu)檢測出的所述罐箱內(nèi)的壓力來增加或減少所述多臺空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)臺數(shù)以控制所述空氣壓縮裝置的排出容量。。
方案1所采用結(jié)構(gòu)的特點在于所述控制機構(gòu)根據(jù)所述壓力檢測機構(gòu)檢測出的罐箱內(nèi)的壓力單位時間增加率的大小進行控制以得到所述空氣壓縮裝置運轉(zhuǎn)臺數(shù)當該增加率大時與當增加率小時相比少的趨勢。
方案2所采用結(jié)構(gòu)的特點在于所述控制機構(gòu)根據(jù)所述增加率的大小進行控制以使所述空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)臺數(shù)減少時的罐箱內(nèi)的壓力當該增加率大時與當增大率小時相比低。
方案3所采用結(jié)構(gòu)的特點在于所述控制機構(gòu)根據(jù)所述增加率計算將到達罐箱壓的上限壓之前的上限到達時間，當該上限到達時間是規(guī)定時間以下時減少所述空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)臺數(shù)。
方案4所采用結(jié)構(gòu)的特點在于所述控制機構(gòu)根據(jù)所述增加率的大小進行控制以使所述空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)臺數(shù)降低時的罐箱內(nèi)的壓力的閾值隨著該增加率變大而減小。
方案5所采用結(jié)構(gòu)的特點在于所述控制機構(gòu)當所述增加率超過規(guī)定的增加率時減少所述空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)臺數(shù)。
方案6所采用結(jié)構(gòu)的特點在于所述控制機構(gòu)根據(jù)所述壓力檢測機構(gòu)檢測出的罐箱內(nèi)的壓力每單位時間減少率的大小進行控制以得到所述空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)臺數(shù)當該增加率大時與當增加率小時相比多的趨勢。
方案7所采用結(jié)構(gòu)的特點在于所述控制機構(gòu)當由所述多臺空氣壓縮裝置中一臺空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)時間和停機時間構(gòu)成的一周期比規(guī)定周期時間短時，維持現(xiàn)時的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
方案8所采用結(jié)構(gòu)的特點在于所述控制機構(gòu)當所述罐箱內(nèi)的壓力達到規(guī)定的上限壓時使所述多臺空氣壓縮裝置全部停止。
方案9所采用結(jié)構(gòu)的特點在于所述控制機構(gòu)當所述罐箱內(nèi)的壓力為規(guī)定的下限壓以下時使所述多臺空氣壓縮裝置全部運轉(zhuǎn)。
根據(jù)方案1的發(fā)明，控制機構(gòu)根據(jù)壓力檢測機構(gòu)檢測出的罐箱內(nèi)的壓力單位時間增加率的大小進行控制以得到所述空氣壓縮裝置運轉(zhuǎn)臺數(shù)當該增加率大時與當增加率小時相比少的趨勢，這樣是根據(jù)壓縮空氣的消耗量來調(diào)整空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)臺數(shù)而能調(diào)整排出容量。其結(jié)果是由于空氣壓縮裝置能抑制超過壓縮空氣消耗量的不需要的壓縮空氣的排出，所以能降低空氣壓縮裝置的消耗電力。
且由于使用的是罐箱內(nèi)的壓力，所以不需要在罐箱的輸出配管上設(shè)置流量傳感器。且由于壓力檢測機構(gòu)能使用設(shè)置在罐箱上的已有的壓力傳感器，所以能降低制造成本。
根據(jù)方案2的發(fā)明，控制機構(gòu)根據(jù)所述增加率的大小進行控制以使空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)臺數(shù)減少時的罐箱內(nèi)的壓力當該增加率大時與當增大率小時相比低，這樣能根據(jù)壓縮空氣的消耗量來降低罐箱內(nèi)的壓力，所以更能降低空氣壓縮裝置的消耗電力。
根據(jù)方案3的發(fā)明，控制機構(gòu)根據(jù)所述增加率計算將到達罐箱壓的上限壓之前的上限到達時間，當該上限到達時間是規(guī)定時間以下時減少所述空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)臺數(shù)，這樣在壓縮空氣的消耗量少時就以罐箱內(nèi)的壓力是低的壓力來使上限到達時間是規(guī)定以下，所以作為結(jié)果是能把罐箱內(nèi)的壓力抑制得低，更能降低空氣壓縮裝置的消耗電力。
根據(jù)方案4的發(fā)明，控制機構(gòu)根據(jù)所述增加率的大小進行控制以使空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)臺數(shù)降低時的罐箱內(nèi)的壓力的閾值隨著該增加率變大而減小。這樣能把增加率抑制成低的值，更能降低空氣壓縮裝置的消耗電力。
根據(jù)方案5的發(fā)明，控制機構(gòu)當所述增加率超過規(guī)定的增加率時減少所述空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)臺數(shù)，這樣能把增加率抑制成低的值，更能降低空氣壓縮裝置的消耗電力。
根據(jù)方案6的發(fā)明，控制機構(gòu)根據(jù)所述壓力檢測機構(gòu)檢測出的罐箱內(nèi)的壓力每單位時間減少率的大小進行控制以得到所述空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)臺數(shù)當該增加率大時與當增加率小時相比多的趨勢，這樣是根據(jù)壓縮空氣的消耗量來調(diào)整空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)臺數(shù)而能調(diào)整排出容量。其結(jié)果是由于空氣壓縮裝置能在壓縮空氣的消耗量大而減少率大時就增加空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)臺數(shù)，所以能防止罐箱內(nèi)的壓力不足。
根據(jù)方案7的發(fā)明，所述控制機構(gòu)當由所述多臺空氣壓縮裝置中一臺空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)時間和停機時間構(gòu)成的一周期比規(guī)定周期時間短時，維持現(xiàn)時的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，這樣能防止一臺空氣壓縮裝置在短時間內(nèi)反復進行運轉(zhuǎn)和停機，提高了耐久性。
根據(jù)方案8的發(fā)明，控制機構(gòu)當所述罐箱內(nèi)的壓力達到規(guī)定的上限壓時使所述多臺空氣壓縮裝置全部停止，這樣就防止了罐箱內(nèi)的壓力過高。
根據(jù)方案9的發(fā)明，控制機構(gòu)當所述罐箱內(nèi)的壓力為規(guī)定的下限壓以下時使所述多臺空氣壓縮裝置全部運轉(zhuǎn)，這樣在罐箱內(nèi)的壓力過低時就能一下子使罐箱壓上升，防止有罐箱內(nèi)空氣不足的狀態(tài)。


圖1是表示把第一實施例的空氣壓縮裝置連接在罐箱上狀態(tài)的整體結(jié)構(gòu)圖；圖2是表示圖1中空氣壓縮裝置臺數(shù)控制處理的流程圖；圖3是表示壓縮空氣的供給量、消耗量、罐箱內(nèi)的壓力等時間變化的特性線圖；圖4是使用第一實施例和現(xiàn)有技術(shù)的臺數(shù)控制處理時表示罐箱內(nèi)的壓力等時間變化的特性線圖；圖5是表示第二實施例臺數(shù)控制處理的流程圖；圖6是表示第三實施例臺數(shù)控制處理的流程圖；圖7是在第三實施例中使用的壓力變化值ΔP與壓縮機臺數(shù)減少壓力閾值H與壓縮機臺數(shù)增加壓力閾值L關(guān)系的控制圖。
圖中附圖標記的說明1空氣壓縮裝置2A～2D壓縮機7A～7D控制電路(控制機構(gòu))8罐箱13壓力傳感器(壓力檢測機構(gòu))14溫度傳感器具體實施方式
以下作為本發(fā)明實施例的空氣壓縮裝置，把使用四臺壓縮機對罐箱各自供給壓縮空氣的結(jié)構(gòu)情況為例詳細依照附圖進行說明。
首先圖1到圖4表示了第一實施例。圖中1表示由四臺壓縮機2A～2D構(gòu)成的空氣壓縮裝置。在此壓縮機2A大體包括電動機3A、被該電動機3A驅(qū)動的壓縮機本體4A、把從該壓縮機本體4A排出的壓縮空氣臨時儲存的臨時儲存罐箱5A。其他的壓縮機2B～2D也與壓縮機2A一樣地分別包括電動機3B～3D、壓縮機本體4B～4D、臨時儲存罐箱5B～5D。壓縮機2A～2D全都具有相同的排出容量Fa～Fd(例如Fa～Fd＝605(NL/min))。
各臨時儲存罐箱5A～5D上安裝有檢測內(nèi)部壓力的壓力傳感器6A～6D。且各壓縮機2A～2D上還分別設(shè)置有控制電動機3A～3D的運轉(zhuǎn)、停止的控制電路7A～7D?？刂齐娐?A～7D分別具有例如RS485等的通信部，通過該通信部能相互進行通信。
通過通信在控制電路7A～7D之間相互傳送機種信息、開動信息、異常信息、環(huán)境設(shè)定信息這四種信息。這樣，控制電路7A～7D就共有這四種信息。這時，機種信息是電動機3A～3D的容量(kW)、壓縮機本體4A～4D的排出流量(NL/min)、臨時儲存罐箱5A～5D的容量(L)等。開動信息是各壓縮機2A～2D的開動時間(min)、ON/OFF次數(shù)(次)等。異常信息是熱跳閘故障、干燥器故障等給壓縮機2A～2D運轉(zhuǎn)帶來障礙的信息。環(huán)境設(shè)定信息是后述的罐箱8的容量(L)、成為臺數(shù)控制對象的壓縮機2A～2D的臺數(shù)(臺)、在主機和從機切換前的主機切換時間(min)、由使用者設(shè)定的罐箱8內(nèi)的最低壓Pmin(Mpa)和最高壓Pmax(Mpa)。環(huán)境設(shè)定信息例如在由設(shè)置作業(yè)者等設(shè)置壓縮機2A～2D時是把專用的輸入終端(未圖示)連接在控制電路7A～7D上來進行輸入。這時環(huán)境設(shè)定信息中包含有通信用的各壓縮機2A～2D的ID(識別號碼)、主機/從機的設(shè)定等信息。
環(huán)境設(shè)定信息也可以不使用專用的輸入終端，而是例如利用裝配在控制電路7A～7D上的多個開關(guān)(未圖示)ON/OFF的組合條件來進行輸入。
控制電路7A～7D采用的是分散方式的控制方式，把任一臺作為主要的(主機)，把其余三臺作為次要的(從機)來控制壓縮機2A～2D的運轉(zhuǎn)、停止。這樣，控制電路7A～7D就構(gòu)成控制機構(gòu)，如后所述，根據(jù)罐箱8的壓力Pm和壓力變化值ΔP來進行增減壓縮機2A～2D運轉(zhuǎn)臺數(shù)的臺數(shù)控制處理。
8是把從臨時儲存罐箱5A～5D排出的壓縮空氣進行收集儲存的罐箱，該罐箱8通過排出配管9A～9D與臨時儲存罐箱5A～5D連接，并且在各排出配管9A～9D的中途設(shè)置止回閥10A～10D。且在罐箱8上安裝了具備取出閥12的輸出配管11。這樣罐箱8就通過輸出配管11與外部的空壓機(未圖示)連接，同時能通過打開取出閥12而向該空壓機供給壓縮空氣。
13是連接在罐箱8上的作為壓力檢測機構(gòu)的壓力傳感器，該壓力傳感器13檢測罐箱8內(nèi)壓縮空氣的壓力Pm，并根據(jù)壓力Pm輸出壓力信號。
14是連接在罐箱8上的作為溫度檢測機構(gòu)的溫度傳感器，該溫度傳感器14檢測罐箱8內(nèi)壓縮空氣的溫度Tt，并根據(jù)溫度Tt輸出溫度信號。
壓力傳感器13和溫度傳感器14分別連接在壓縮機2A～2D的控制電路7A～7D上。這樣任一個控制電路7A～7D就都能檢知罐箱8內(nèi)的壓力Pm和溫度Tt。
壓力傳感器13和溫度傳感器14并不限定于是分別連接在所有的控制電路7A～7D上，例如也可以僅連接在控制電路7A上。這時例如4～20mA電流環(huán)等那樣把控制電路7A～7D進行環(huán)連接，就能對其余的控制電路7B～7D也輸出壓力信號和溫度信號。
本實施例的空氣壓縮裝置1具有如上述那樣的結(jié)構(gòu)，下面一邊參照圖1到圖2一邊說明根據(jù)罐箱8的壓力Pm等來進行增減壓縮機2A～2D運轉(zhuǎn)臺數(shù)的臺數(shù)控制處理。
圖2所示的臺數(shù)控制處理按照預先決定的采樣周期(例如100ms)進行。
首先，步驟1是使用來自壓力傳感器13的壓力信號來以一定的采樣周期測量現(xiàn)時罐箱8的壓力Pm(t)。
接著在步驟3如下面式1所示運算現(xiàn)時的壓力Pm(t)與上次壓力Pm(t-1)的差，求出壓力變化值ΔP。該壓力變化值ΔP是正值時則是每個采樣周期的壓力增加率，是負值時則是每個采樣周期的壓力減少率。
ΔP＝Pm(t)-Pm(t-1)接著在步驟4如下面式2所示，把使用者設(shè)定的罐箱8最低壓Pmin與現(xiàn)時壓力Pm(t)的差除以壓力變化值ΔP，這樣來求出在現(xiàn)時運轉(zhuǎn)狀況下到達最低壓Pmin(下限壓)的時間td(下限到達時間)。
td=(Pmin-Pm(t))(ΔP/S)]]>
式2中，S表示采樣周期，通過把壓力變化值ΔP除以采樣周期S(例如0.1秒)而被換算成每單位時間(1秒)的壓力變化。這樣時間td也就作為秒單位的值被算出。
接著在步驟5與步驟4同樣地如下面式3所示，把使用者設(shè)定的罐箱8最高壓Pmax(上限壓)與現(xiàn)時壓力Pm(t)的差除以壓力變化值ΔP，這樣來求出在這時的運轉(zhuǎn)狀況下到達最高壓Pmax的時間tu(上限到達時間)。
tu=(Pmax-Pm(t))(ΔP/S)]]>接著在步驟6中判斷現(xiàn)時罐箱8內(nèi)的壓力Pm(t)是否比最低壓Pmin高(Pm(t)＞Pmin)。當步驟6判斷為是[NO]時，則由于罐箱8內(nèi)的壓力Pm(t)比最低壓Pmin低，所以轉(zhuǎn)移到步驟7把壓縮機2A～2D順次起動直到四臺壓縮機2A～2D全部成為運轉(zhuǎn)狀態(tài)，在步驟14返回。
另一方面當步驟6判斷為是[YES]時，則是罐箱8內(nèi)的壓力Pm(t)比最低壓Pmin高。因此轉(zhuǎn)移到步驟8來判斷在現(xiàn)時壓縮機2A～2D的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下到達最低壓Pmin的時間td是否是在0秒到2秒之間(0＜td＜2。
當步驟8判斷為是[YES]時，則認為壓縮空氣的消耗量比供給量多，在兩秒以內(nèi)罐箱8內(nèi)的壓力Pm(t)比最低壓Pmin低。因此轉(zhuǎn)移到步驟9而把壓縮機2A～2D的運轉(zhuǎn)臺數(shù)增加一臺。這時在主壓縮機2A是停止中的情況下則從該壓縮機2A開始起動。另一方面在主壓縮機2A是運轉(zhuǎn)中的情況下則按照預先決定的次序(例如壓縮機2B→壓縮機2C→壓縮機2D的次序)把停止中的次要壓縮機2B～2D起動。把壓縮機2A～2D的運轉(zhuǎn)臺數(shù)增加一臺后則轉(zhuǎn)移到步驟14返回。
另一方面當步驟8判斷為是[NO]時，則認為壓力Pm(t)上升了或是即使降低了也是在兩秒以上到達最低壓Pmin。即認為確保了與壓縮空氣消耗量平衡的供給量，到達最低壓Pmin在時間上有足夠的余量。因此轉(zhuǎn)移到步驟10來判斷現(xiàn)時罐箱8內(nèi)的壓力Pm(t)是否比最高壓Pmax低(Pm(t)＜Pmax。
當步驟10判斷為是[NO]時，則由于罐箱8內(nèi)的壓力Pm(t)比最高壓Pmax高，所以轉(zhuǎn)移到步驟11把壓縮機2A～2D立刻停止直到四臺壓縮機2A～2D全部成為停止狀態(tài)，在步驟14返回。
另一方面當步驟10判斷為是[YES]時，則是罐箱8內(nèi)的壓力Pm(t)比最高壓Pmax低。因此轉(zhuǎn)移到步驟12來判斷在現(xiàn)時壓縮機2A～2D的運轉(zhuǎn)狀態(tài)下到達最高壓Pmax的時間tu是否是在0秒到10秒之間(0＜tu＜10。
當步驟12判斷為是[YES]時，則認為壓縮空氣的供給量比消耗量多而過剩，在十秒以內(nèi)罐箱8內(nèi)的壓力Pm(t)上升到高于最高壓Pmax。因此轉(zhuǎn)移到步驟13而把壓縮機2A～2D的運轉(zhuǎn)臺數(shù)減少一臺。這時在次要壓縮機2B～2D的任一臺是運轉(zhuǎn)中時則按照預先決定的次序(例如壓縮機2D→壓縮機2C→壓縮機2B的次序)把運轉(zhuǎn)中的次要壓縮機2B～2D停止。另一方面在次要壓縮機2B～2D的任一臺都是停止中的情況下則停止主壓縮機2A。把壓縮機2A～2D的運轉(zhuǎn)臺數(shù)減少一臺后則轉(zhuǎn)移到步驟14返回。
另一方面當步驟12判斷為是[NO]時，則認為壓力Pm(t)降低了或是即使上升了也是在十秒以上到達最高壓Pmax。即認為確保了與壓縮空氣消耗量平衡的供給量，到達最高壓Pmax在時間上有足夠的余量。因此維持壓縮機2A～2D現(xiàn)時的運轉(zhuǎn)狀況，轉(zhuǎn)移到步驟14返回。
在以上的臺數(shù)控制處理中把壓縮機2A作為主機，把壓縮機2B～2D作為從機進行了說明。但主機和從機例如每按使用者設(shè)定的一定時間順次進行切換。即主機以壓縮機2A→壓縮機2B→壓縮機2C→壓縮機2D的次序切換，在壓縮機2D之后再返回到壓縮機2A。隨著主機的切換而從機的運轉(zhuǎn)順序也順次進行切換。這樣能防止壓縮機2A～2D的運轉(zhuǎn)頻度有偏重，能提高耐久性。
在壓縮機2A～2D中有一臺出現(xiàn)異常時則把出現(xiàn)異常的壓縮機(例如壓縮機2D)從臺數(shù)控制中分離出去，以其余的三臺壓縮機(例如壓縮機2A～壓縮機2C)進行臺數(shù)控制。有兩臺壓縮機出現(xiàn)異常時也同樣，以其余的兩臺壓縮機進行臺數(shù)控制。
下面討論本實施例在進行臺數(shù)控制處理時罐箱8內(nèi)的壓力與壓縮空氣的供給量和消耗量的關(guān)系。其一例表示在圖3中。圖3表示了預先把罐箱8內(nèi)的壓力Pm上升到最低壓Pmin(使用者設(shè)定的設(shè)定壓力)以上的狀態(tài)。
如圖3所示，在罐箱8內(nèi)的壓力Pm逐漸減少時(到時間A)，即壓縮空氣的供給量與消耗量雖然大致平衡但消耗量是稍高于供給量的情況時，由于能預見到即使維持現(xiàn)時的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，壓力Pm也不會急劇降低到低于最低壓Pmin。因此這時在時間A后的兩秒到達最低壓Pmin，在壓縮機2A的基礎(chǔ)上起動壓縮機2B。在到達時間B之前罐箱8內(nèi)的壓力Pm上升。另一方面在如時間B-C之間那樣罐箱8內(nèi)的壓力Pm在時間A之前有大量減少時，即相對于壓縮空氣的供給量而消耗量多時，則能預見到若維持現(xiàn)時的運轉(zhuǎn)狀態(tài)則壓力Pm會比最低壓Pmin低而壓縮機不能使用。因此，在比時間A的壓力高的壓力時就起動壓縮機2C。
如時間D-E之間那樣罐箱8內(nèi)的壓力Pm急劇上升時，即壓縮空氣的供給量遠超過消耗量時，則能預見到即使停止起動中的壓縮機也不會有大的壓力降低。因此這時在預想10秒后達到最高壓Pmax的比較低的壓力時就停止壓縮機2A。之后能預見到如時間E-F之間那樣在罐箱8內(nèi)的壓力Pm逐漸上升時，若停止起動中的壓縮機則消耗量與供給量的平衡被打破而壓力Pm會有大的減少。因此，這時在最高壓Pmax附近比較高的壓力時就停止次要的壓縮機2B(時間F)。
在上述的說明中，為了防止壓縮機2A～2D中同一臺壓縮機在短時間內(nèi)反復進行ON、OFF，所以在起動壓縮機時是起動停止時間最長的壓縮機。
且把現(xiàn)有技術(shù)根據(jù)壓力閾值來決定壓縮機臺數(shù)的控制與本實施例的臺數(shù)控制處理進行了比較。其結(jié)果表示在圖4。圖4中的實線表示本實施例進行臺數(shù)控制處理時罐箱8內(nèi)的壓力Pm。而圖4中的虛線表示現(xiàn)有技術(shù)進行臺數(shù)控制時罐箱8內(nèi)的壓力Pm′。
如圖4所示，了解到在本實施例的臺數(shù)控制處理中整體來說壓力Pm是在低的區(qū)域，即消耗電力少的區(qū)域中運轉(zhuǎn)壓縮機2A～2D。在圖4中把電力之間進行比較時，則是本實施例的電力少于現(xiàn)有技術(shù)的電力(圖4中斜線圖形的部分)。
根據(jù)本實施例，控制電路7A～7D是使用壓力傳感器13在規(guī)定時間(采樣周期S)之前就運算后面的罐箱8內(nèi)壓力Pm的差，并使用該壓力變化值ΔP來設(shè)定空氣壓縮裝置1的排出容量。具體說就是使用壓力變化值ΔP來運算到達最低壓Pmin的時間tu和到達最高壓Pmax的時間td，并使用這些時間tu、td來設(shè)定壓縮機2A～2D的運轉(zhuǎn)臺數(shù)。這時由于壓力變化值ΔP是隨壓縮空氣的供給量和消耗量而變化的，所以控制電路7A～7D能根據(jù)壓縮空氣的消耗量來調(diào)整空氣壓縮裝置1的排出容量。
現(xiàn)有技術(shù)是比較罐箱8內(nèi)的壓力Pm與預先決定的壓力閾值來控制空氣壓縮裝置1的排出容量，相對地本實施例是根據(jù)壓力變化值ΔP來控制空氣壓縮裝置1的排出容量。因此本實施例在壓力下降而壓縮空氣的消耗量少時能把壓縮機2A～2D的起動推遲到使用者設(shè)定的壓力(最低壓Pmin)附近。且本實施例在壓力上升而壓縮空氣的消耗量少時能在到達最高壓Pmax之前就停止壓縮機2A～2D。其結(jié)果是空氣壓縮裝置1能抑制超過壓縮空氣消耗量的不需要壓縮空氣的排出，所以能降低空氣壓縮裝置1的消耗電力。
由于控制電路7A～7D是使用壓力變化值ΔP來設(shè)定空氣壓縮裝置1的排出容量，所以不需要在罐箱8的輸出配管11上設(shè)置流量傳感器。且使用罐箱8上設(shè)置的已有的壓力傳感器13就能控制空氣壓縮裝置1的排出容量，所以能降低裝置整體的制造成本。
且由于控制電路7A～7D是通過增減壓縮機2A～2D的運轉(zhuǎn)臺數(shù)來設(shè)定控制空氣壓縮裝置1的排出容量，所以在壓縮空氣的消耗量比供給量多時能增加壓縮機的運轉(zhuǎn)臺數(shù)，在壓縮空氣的消耗量比供給量少時能減少壓縮機的運轉(zhuǎn)臺數(shù)。
壓縮機2A～2D能一臺一臺地起動。因此與多臺壓縮機2A～2D同時起動時電源負載急劇增大的情況相對，能防止這種電源負載的急劇增大。
且由于控制電路7A～7D是通過通信使壓縮機2A～2D的異常信息也共有的結(jié)構(gòu)，所以能把出現(xiàn)異常的壓縮機2A～2D從臺數(shù)控制中分離出去。因此在一臺壓縮機(例如壓縮機2D)出現(xiàn)異常時，也能使用其余的壓縮機(例如壓縮機2A～壓縮機2C)來進行臺數(shù)控制。
步驟8的下限到達時間規(guī)定范圍是0到2秒、步驟12的上限到達時間規(guī)定范圍是0到10秒的值，但并不特別限定于該值，任意設(shè)定便可。通過增大該下限側(cè)的時間(2秒)則增加罐箱的平均壓力，通過增大該上限側(cè)的時間(10秒)則減少罐箱的平均壓力。因此通過設(shè)定該上限側(cè)的時間和下限側(cè)的時間就能設(shè)定平均罐箱壓。
在上述第一實施例中是通過上限到達時間和下限到達時間來進行控制的，但在每單位時間罐箱壓的增加率大時則上限到達時間變短，即使罐箱壓是在低的狀態(tài)下也是減少運轉(zhuǎn)臺數(shù)，實質(zhì)上該控制是根據(jù)變化率(增加率和減少率)的大小來增減壓縮機運轉(zhuǎn)臺數(shù)的。
在上述第一實施例中表示了設(shè)置臨時儲存罐箱5A～5D的例，但不是特別需要則也可以僅設(shè)置罐箱8。這時也可以把所有的機器容納在一個殼體內(nèi)由一臺控制基板進行控制。
下面把本發(fā)明的第二實施例表示在圖5，本實施例的特點是控制方法與圖2的不同。本實施例在與所述第一實施例相同的結(jié)構(gòu)要素上付與相同的附圖標記而省略其詳細說明。
首先，步驟1是使用來自壓力傳感器13的壓力信號來以一定的采樣周期測量現(xiàn)時罐箱8的壓力Pm(t)。
接著在步驟3運算現(xiàn)時的壓力Pm(t)與上次壓力Pm(t-1)的差，并求出壓力變化值ΔP。該壓力變化值ΔP是正值時則每采樣周期的壓力是增加率，是負值時則每采樣周期的壓力是減少率。
接著在步驟6中判斷壓力Pm(t)是否比最低壓Pmin高。當步驟6判斷為是[NO]時，則轉(zhuǎn)移到步驟7把壓縮機2A～2D順次起動直到四臺壓縮機2A～2D全部成為運轉(zhuǎn)狀態(tài)，在步驟14返回。
另一方面當步驟6判斷為是[YES]時，則轉(zhuǎn)移到步驟21來判斷壓力變化值ΔP是否比預先設(shè)定的-A大。在此在判斷為是[YES]時壓力變化值ΔP是負的小的值，這意味是每單位時間罐箱壓的減少率比規(guī)定值A(chǔ)小。
在此，通過把規(guī)定值A(chǔ)設(shè)定成是比罐箱壓在Pmin附近時一臺壓縮機在采樣周期開動時變化的壓力變化值稍微小的值，就能通過開動一臺來把罐箱壓變成增加方向。
當步驟21判斷為是[NO]時，則是壓縮空氣的消耗量比供給量多的情況，轉(zhuǎn)移到步驟9而把壓縮機2A～2D的運轉(zhuǎn)臺數(shù)增加一臺。
另一方面當步驟21判斷為是[YES]時，則認為壓力Pm(t)上升了或是即使降低了也是減少率小。即認為確保了與壓縮空氣消耗量平衡的供給量，到達最低壓Pmin在時間上有足夠的余量。因此轉(zhuǎn)移到步驟10來判斷現(xiàn)時罐箱8內(nèi)的壓力Pm(t)是否比最高壓Pmax低。
當步驟10判斷為是[NO]時，則由于罐箱8內(nèi)的壓力Pm(t)比最高壓Pmax高，所以轉(zhuǎn)移到步驟11把壓縮機2A～2D立刻停止直到四臺壓縮機2A～2D全部成為停止狀態(tài)，在步驟14返回。
另一方面當步驟10判斷為是[YES]時，則是罐箱8內(nèi)的壓力Pm(t)比最高壓Pmax低。
于是轉(zhuǎn)移到步驟22來判斷壓力變化值ΔP是否比預先設(shè)定的B小。在此在判斷為是[NO]時壓力變化值ΔP是正的大的值，這意味是每單位時間罐箱壓的增加率比規(guī)定值B大。
在此，通過把規(guī)定值B設(shè)定成是比罐箱壓在Pmin附近時一臺壓縮機在采樣周期開動時變化的壓力變化值稍微大的值，就能即使終止一臺運轉(zhuǎn)也不會使罐箱壓減少地來維持是增加的方向。
當步驟22判斷為是[NO]時，則認為壓縮空氣的供給量比消耗量多而過剩。因此轉(zhuǎn)移到步驟13而把壓縮機2A～2D的運轉(zhuǎn)臺數(shù)減少一臺，但在之前的步驟23中確認要被步驟13所停止的停止壓縮機把從上次停止時開始的時間進行累計的時間(由運轉(zhuǎn)時間與停止時間構(gòu)成的一周期)是否經(jīng)過了規(guī)定時間(例如一分鐘)，在是經(jīng)過了之前不停止所述停止壓縮機。
這是由于若以過短的時間反復停止運轉(zhuǎn)則會縮短電機和開關(guān)等機器壽命的緣故。
于是在步驟13中在次要壓縮機2B～2D的任一臺是運轉(zhuǎn)中時則按照預先決定的次序(例如壓縮機2D→壓縮機2C→壓縮機2B的次序)把運轉(zhuǎn)中的次要壓縮機2B～2D停止。另一方面在次要壓縮機2B～2D的任一臺都是停止中的情況下則停止主壓縮機2A。把壓縮機2A～2D的運轉(zhuǎn)臺數(shù)減少一臺后則轉(zhuǎn)移到步驟14返回。
另一方面當步驟22判斷為是[YES]時，則認為壓力Pm(t)降低了或是即使上升了也是需要時間來到達最高壓Pmax。即認為確保了與壓縮空氣消耗量平衡的供給量，到達最高壓Pmax在時間上有足夠的余量。因此維持壓縮機2A～2D現(xiàn)時的運轉(zhuǎn)狀況，轉(zhuǎn)移到步驟14返回。
在本第二實施例中由于是根據(jù)罐箱8內(nèi)壓力的增加率和減少率來增加和減少運轉(zhuǎn)臺數(shù)，所以減少增加率和減少率的結(jié)果就是能把壓縮空氣的供給量與消耗量控制成接近的值，所以能降低空氣壓縮裝置1的消耗電力。
由于通過步驟23在要停止的壓縮機上次停止時到經(jīng)過了規(guī)定時間之前不進行下一次的停止，所以防止了一臺壓縮機在短時間內(nèi)反復被起動停止，能延長機器的壽命。
本第二實施例的步驟23也可以放在第一實施例的步驟13之前。
下面把本發(fā)明的第三實施例表示在圖6、圖7，本實施例的特點是控制方法與圖2和圖6的不同。本實施例在與所述第一和第二實施例相同的結(jié)構(gòu)要素上付與相同的附圖標記而省略其詳細說明。
首先，步驟1是使用來自壓力傳感器13的壓力信號來以一定的采樣周期測量現(xiàn)時罐箱8的壓力Pm(t)。
接著在步驟3運算現(xiàn)時的壓力Pm(t)與上次壓力Pm(t-1)的差，并求出壓力變化值ΔP。該壓力變化值ΔP是正值時則每采樣周期的壓力是增加率，是負值時則每采樣周期的壓力是減少率。
在步驟31中根據(jù)壓力變化值ΔP來決定壓縮機臺數(shù)減少壓力閾值H和壓縮機臺數(shù)增加壓力閾值L。這需要預先在控制裝置中準備圖7所示的圖。通過該圖在ΔP是正值(增加)時則設(shè)定壓縮機臺數(shù)減少壓力閾值H，在ΔP是負值(減少)時則設(shè)定壓縮機臺數(shù)增加壓力閾值L。對于H是設(shè)定成ΔP越大(罐箱壓的增加率大)則越小的值，對于L是設(shè)定成ΔP越小(罐箱壓的減少率大)則越大的值。這是由于變化率越大，則通過及早地進行壓縮機的增減就能把壓縮空氣的供給量和消耗量控制成接近的值的緣故。
接著在步驟6中判斷壓力Pm(t)是否比最低壓Pmin高。當步驟6判斷為是[NO]時，則轉(zhuǎn)移到步驟7把壓縮機2A～2D順次起動直到四臺壓縮機2A～2D全部成為運轉(zhuǎn)狀態(tài)，在步驟14返回。
另一方面當步驟6判斷為是[YES]時，則轉(zhuǎn)移到步驟32來判斷現(xiàn)時的壓力Pm(t)是否是比壓縮機臺數(shù)增加壓力閾值L高。
步驟32判斷為是[NO]則是壓縮空氣的消耗量比供給量多而正在接近罐箱壓下限的情況，轉(zhuǎn)移到步驟9而把壓縮機2A～2D的運轉(zhuǎn)臺數(shù)增加一臺。
另一方面當步驟32判斷為是[YES]時，則認為壓力Pm(t)上升了或是即使降低了也是罐箱壓仍然是高的狀態(tài)。即認為確保了與壓縮空氣消耗量平衡的供給量，到達最低壓Pmin在時間上有足夠的余量。因此轉(zhuǎn)移到步驟10來判斷現(xiàn)時罐箱8內(nèi)的壓力Pm(t)是否比最高壓Pmax低。
當步驟10判斷為是[NO]時，則由于罐箱8內(nèi)的壓力Pm(t)比最高壓Pmax高，所以轉(zhuǎn)移到步驟11把壓縮機2A～2D立刻停止直到四臺壓縮機2A～2D全部成為停止狀態(tài)，在步驟14返回。
另一方面當步驟10判斷為是[YES]時，則是罐箱8內(nèi)的壓力Pm(t)比最高壓Pmax低。
于是轉(zhuǎn)移到步驟32來判斷現(xiàn)時的壓力Pm(t)是否是比壓縮機臺數(shù)減少壓力閾值H低。
當步驟33判斷為是[NO]時，則認為壓縮空氣的供給量比消耗量多而過剩。因此轉(zhuǎn)移到步驟13而把壓縮機2A～2D的運轉(zhuǎn)臺數(shù)減少一臺，但在之前的步驟23中確認要被步驟13所停止的停止壓縮機把從上次停止時開始的時間進行累計的時間(由運轉(zhuǎn)時間與停止時間構(gòu)成的一周期)是否經(jīng)過了規(guī)定時間(例如一分鐘)，在是經(jīng)過了之前不停止所述停止壓縮機。
這是由于若以過短的時間反復停止運轉(zhuǎn)則會縮短電機和開關(guān)等機器壽命的緣故。
于是在步驟13中在次要壓縮機2B～2D的任一臺是運轉(zhuǎn)中時則按照預先決定的次序(例如壓縮機2D→壓縮機2C→壓縮機2B的次序)把運轉(zhuǎn)中的次要壓縮機2B～2D停止。另一方面在次要壓縮機2B～2D的任一臺都是停止中的情況下則停止主壓縮機2A。把壓縮機2A～2D的運轉(zhuǎn)臺數(shù)減少一臺后則轉(zhuǎn)移到步驟14返回。
另一方面當步驟22判斷為是[YES]時，則認為壓力Pm(t)降低了或是即使上升了也是需要時間來到達最高壓Pmax。即認為確保了與壓縮空氣消耗量平衡的供給量，到達最高壓Pmax在時間上有足夠的余量。因此維持壓縮機2A～2D現(xiàn)時的運轉(zhuǎn)狀況，轉(zhuǎn)移到步驟14返回。
在本第三實施例中由于是根據(jù)罐箱8內(nèi)壓力的增加率和減少率來變更用于增加和減少運轉(zhuǎn)臺數(shù)的閾值，所以減少增加率和減少率的結(jié)果就是能把壓縮空氣的供給量與消耗量控制成接近的值，所以能降低空氣壓縮裝置1的消耗電力。
上述各實施例的空氣壓縮裝置把四臺壓縮機的排出容量Fa～Fd設(shè)定成是相同的，但并不限定于此，也可以使用每臺壓縮機的排出容量不同的壓縮機。這時通過壓縮機的組合能進行更細致的控制。
作為本發(fā)明的壓縮機可以使用活塞式、螺旋式、渦旋式等壓縮機，也可以把這些壓縮機組合使用。
在上述各實施例中表示了運轉(zhuǎn)和停止壓縮機任一臺的例，但對于活塞式等能卸載運轉(zhuǎn)的壓縮機來說在減少運轉(zhuǎn)臺數(shù)時也可以在規(guī)定的時間內(nèi)進行卸載運轉(zhuǎn)，然后再停止。
權(quán)利要求
1.一種空氣壓縮裝置的控制裝置，其包括多臺空氣壓縮裝置，其壓縮并排出空氣；罐箱，其儲存該空氣壓縮裝置壓縮排出的壓縮空氣；壓力檢測機構(gòu)，其檢測該罐箱內(nèi)的壓力；控制機構(gòu)，其根據(jù)該壓力檢測機構(gòu)檢測出的所述罐箱內(nèi)的壓力來增加或減少所述多臺空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)臺數(shù)以控制所述空氣壓縮裝置的排出容量，其特征在于，所述控制機構(gòu)根據(jù)所述壓力檢測機構(gòu)檢測出的罐箱內(nèi)的壓力單位時間增加率的大小進行控制，該增加率在大時與小時相比，具有使所述空氣壓縮裝置運轉(zhuǎn)臺數(shù)減少的趨勢。
2.如權(quán)利要求1所述的空氣壓縮裝置的控制裝置，其特征在于，所述控制機構(gòu)根據(jù)所述增加率的大小進行控制，該增加率在大時與小時相比，使所述空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)臺數(shù)減少時的罐箱內(nèi)的壓力降低。
3.如權(quán)利要求2所述的空氣壓縮裝置的控制裝置，其特征在于，所述控制機構(gòu)根據(jù)所述增加率計算將到達罐箱壓的上限壓之前的上限到達時間，當該上限到達時間是規(guī)定時間以下時，減少所述空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)臺數(shù)。
4.如權(quán)利要求2所述的空氣壓縮裝置的控制裝置，其特征在于，所述控制機構(gòu)根據(jù)所述增加率的大小進行控制，以使所述空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)臺數(shù)降低時的罐箱內(nèi)的壓力的閾值隨著該增加率變大而減小。
5.如權(quán)利要求1所述的空氣壓縮裝置的控制裝置，其特征在于，所述控制機構(gòu)當所述增加率超過規(guī)定的增加率時減少所述空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)臺數(shù)。
6.如權(quán)利要求1到5任一項所述的空氣壓縮裝置的控制裝置，其特征在于，所述控制機構(gòu)根據(jù)所述壓力檢測機構(gòu)檢測出的罐箱內(nèi)的壓力每單位時間減少率的大小進行控制，該減少率在大時與小時相比，具有使所述空氣壓縮裝置運轉(zhuǎn)臺數(shù)增加的趨勢。
7.如權(quán)利要求1到5任一項所述的空氣壓縮裝置的控制裝置，其特征在于，所述控制機構(gòu)當由所述多臺空氣壓縮裝置中一臺空氣壓縮裝置的運轉(zhuǎn)時間和停機時間構(gòu)成的一周期比規(guī)定周期時間短時，維持現(xiàn)時的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求1到5任一項所述的空氣壓縮裝置的控制裝置，其特征在于，所述控制機構(gòu)當所述罐箱內(nèi)的壓力達到規(guī)定的上限壓時使所述多臺空氣壓縮裝置全部停止。
9.如權(quán)利要求1到5任一項所述的空氣壓縮裝置的控制裝置，其特征在于，所述控制機構(gòu)當所述罐箱內(nèi)的壓力為規(guī)定的下限壓以下時使所述多臺空氣壓縮裝置全部運轉(zhuǎn)。
全文摘要
一種空氣壓縮裝置的控制裝置，不使用流量傳感器而是根據(jù)壓縮空氣的消耗量來控制空氣壓縮裝置的排出容量而減少消耗電力?？諝鈮嚎s裝置(1)由向罐箱(8)各自供給壓縮空氣的四臺壓縮機(2A～2D)構(gòu)成。在罐箱上安裝有壓力傳感器(13)和溫度傳感器(14)，并把它們連接在壓縮機的控制電路(7A～7D)上。控制電路使用壓力傳感器的壓力Pm(t)和溫度傳感器的溫度Tt來運算到達罐箱最低壓Pmin和最高壓Pmax的時間tu和td。這時由于時間tu和td是使用罐箱的壓力變化值ΔP來進行運算的，所以是根據(jù)壓縮空氣消耗量的值。因此，控制電路能根據(jù)壓縮空氣的消耗量來控制壓縮機的運轉(zhuǎn)臺數(shù)。
文檔編號G05B11/01GK1940294SQ20061015933
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者平澤貴久, 川嵜一政, 真士學, 中村知一郎, 筑間寬 申請人:株式會社日立制作所