專利名稱：用于噴漆室的智能空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種噴漆室空氣處理系統(tǒng)，更具體而言涉及一種 用于調(diào)節(jié)外部空氣使其用于噴漆室內(nèi)的方法。
背景技術(shù)：
在噴漆的噴室內(nèi)(該噴室用于例如對在運送器上被連續(xù)運送并通 過噴室的車輛本體進(jìn)行噴漆)，被調(diào)節(jié)(室周圍)的空氣的質(zhì)量非常 重要。典型地，外部(大氣的)空氣在被送至噴室之前經(jīng)過調(diào)節(jié)區(qū)域。 被調(diào)節(jié)的空氣被吸氣扇引導(dǎo)到高壓室并且以預(yù)定流速向下排泄進(jìn)噴 室。在噴室中的被調(diào)節(jié)空氣與包括任何被蒸發(fā)的有機(jī)溶劑的涂層薄霧 一起被吸入，并且通過排氣扇在噴室下方排泄。該向下空氣流可以防 止涂層薄霧或塵土在噴室內(nèi)分散和漂浮，否則涂層薄霧或塵土將在車 輛噴漆表面上產(chǎn)生質(zhì)量缺陷。該空氣流還有助于為操作者在噴室中提 供較安全的作業(yè)環(huán)境。為了合適地處理外部空氣，已知的噴室系統(tǒng)使外部空氣通過調(diào)節(jié) 區(qū)域，以調(diào)節(jié)外部空氣的特性。調(diào)節(jié)區(qū)域包括過濾器，用于去除塵 土或污漬；預(yù)加熱器和再加熱器，用于加熱；加濕器，用于濕化和冷 卻；和冷卻旋管，用于在將處于一定溫度和濕度的新調(diào)節(jié)的空氣傳送 進(jìn)噴室之前冷卻外部空氣。由于為了實現(xiàn)安全且適當(dāng)?shù)貒娖?，典型?高產(chǎn)量車輛噴室需要每分鐘超過100,000立方英尺的空氣流，因此，這 是非常重要的任務(wù)。為了實現(xiàn)此目的，己知的系統(tǒng)使用了反應(yīng)性控制系統(tǒng)，在該控制 系統(tǒng)中，外界氣候數(shù)據(jù)由調(diào)節(jié)系統(tǒng)的入口處的傳感器實時地收集。然 后，使用PID (比例-積分-微分)控制算法的PLC (可編程邏輯控制器)確定對于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的合適設(shè)定，以將外部空氣調(diào)節(jié)到期望的設(shè)定點。該設(shè)定點具有特定的干球溫度和相對濕度。該干球溫度是通過暴 露于空氣且屏蔽掉輻射和濕氣的溫度計來測量的空氣溫度。相對濕度 是空氣中水蒸汽的量與相同溫度下空氣中能保持的水蒸汽的最大量的 比值。特定干球溫度和相對濕度的設(shè)定點可以在溫濕圖上定位。該溫濕 圖是在恒定壓力下空氣的物理特性的曲線圖。溫濕圖涉及空氣的各種 特性，例如干球溫度、濕球溫度、露點溫度、相對濕度、濕度比、比 焓、比容。在特定的高度，空氣的所有特性可以通過初始獲悉這些特 性中的僅兩個特性來確定。優(yōu)選地，構(gòu)成溫濕圖的數(shù)據(jù)存儲在控制器 中的査找表中，由此簡化調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制。這些已知的系統(tǒng)不能算是用于將外部空氣調(diào)節(jié)到設(shè)定點的最經(jīng)濟(jì) 或能量有效性最高的方式。進(jìn)一步，該設(shè)定點傳統(tǒng)上是固定在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)的，并且在該范圍內(nèi)不會根據(jù)外部空氣的條件(condition)而改 變。已知的系統(tǒng)也不會根據(jù)外部空氣的預(yù)測的未來條件來調(diào)節(jié)外部空 氣。因此，在該技術(shù)中還存在著相當(dāng)大的空間來提供一種這樣的系統(tǒng)， 該系統(tǒng)能夠使用較少的能量和/或花費較少的錢進(jìn)行操作就可以獲得期 望的結(jié)果。因此，在本領(lǐng)域中需要一種方法來更好地調(diào)節(jié)將要在噴室中使用 的外部空氣。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)噴室中使用的外部空氣的方法和裝置， 更具體而言，涉及一種車輛用的噴室，其中，調(diào)節(jié)外部空氣所耗費的 成本和/或能量的量被用于確定處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的設(shè)定點。更具體而言，本發(fā)明涉及一種空調(diào)系統(tǒng)，其中，外部空氣被調(diào)節(jié) 至預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的可變設(shè)定點?？勺冊O(shè)定點的選擇是以選擇設(shè)定點時的 傳統(tǒng)的需要考慮的事項為基礎(chǔ)，例如，保持噴室內(nèi)的安全條件且將車 輛上的油漆的質(zhì)量缺陷最小化。然而，本發(fā)明的可變設(shè)定點的選擇還 涉及選擇如下的設(shè)定點，該設(shè)定點使用最少量的能量和/或花費最小量 的金錢以調(diào)節(jié)外部空氣。另外，本發(fā)明可選地還考慮基于預(yù)測的未來 天氣條件來選擇可變設(shè)定點。例如，對于基于預(yù)測的未來天氣條件而 選擇的設(shè)定點而不是針對即時天氣條件而選擇的設(shè)定點，可能消耗更 少的能量或者耗費更少的金錢。根據(jù)本發(fā)明，控制器利用外界天氣數(shù)據(jù)來確定用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè) 定，該天氣數(shù)據(jù)例如外部空氣的干球溫度和相對濕度的測量，以及天 氣數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)圖示。這些設(shè)定或者是最經(jīng)濟(jì)的和/或是能量最有效的。 數(shù)學(xué)圖示是基于本地區(qū)域的早先天氣條件和天氣趨勢，其中本地區(qū)域 是緊鄰包含噴涂區(qū)域的制造工廠周圍的區(qū)域。


參考下文的說明和附圖，本發(fā)明的這些和其他的特征將變得清楚， 附圖中圖1是噴室調(diào)節(jié)系統(tǒng)的前剖面圖；圖2是示出了本發(fā)明的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的各個部件之間的關(guān)系的示意圖； 圖3是調(diào)節(jié)區(qū)域的側(cè)剖面圖；圖4是示出了用于要調(diào)節(jié)的外部空氣的傳統(tǒng)路線的溫濕圖； 圖5是示出了可變設(shè)定點的可接受值窗口的溫濕圖； 圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明用于要調(diào)節(jié)的外部空氣的路線的溫濕圖； 圖7是示出了用于要調(diào)節(jié)的外部空氣的可選傳統(tǒng)路線的溫濕圖； 圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明用于要調(diào)節(jié)的外部空氣的可選路線的溫 濕圖；和圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。
具體實施方式
參考圖1-3，示出了根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)系統(tǒng)10，其用于在車輛噴漆期間使用的空氣。調(diào)節(jié)區(qū)域12和噴室區(qū)域14構(gòu)成了調(diào)節(jié)系統(tǒng)10。 該調(diào)節(jié)區(qū)域12包括控制器16、入口 18、進(jìn)口溫度傳感器20、進(jìn)口濕 度計22、第一組過濾器24、預(yù)加熱器26、冷卻旋管28、加濕器30、 再加熱器32和吸氣扇34。噴室區(qū)域14被分為上高壓區(qū)36、下高壓區(qū)38、噴涂區(qū)域40和下 區(qū)42。上高壓區(qū)36包括入口龍頭(inlet tap)"和擴(kuò)散板46，而下高 壓區(qū)38包括第二組過濾器48和頂棚過濾器50。上高壓區(qū)36進(jìn)一步包 含噴室溫度傳感器52和噴室濕度計53。噴涂區(qū)域40包含噴涂設(shè)備56， 用于將噴漆或涂層施加到對象，該對象在此例子中是車輛58。在噴涂 區(qū)域40下方是洗滌器60和排氣扇62。調(diào)節(jié)區(qū)域12典型地定位在噴室區(qū)域14的上方，并且，很多情況 下，入口 18被定位在建筑物的屋頂上。然而，調(diào)節(jié)區(qū)域12的位置不 是特別重要。反而最重要的是能夠接觸到大量的空氣。如圖2中所具體示出的，進(jìn)口溫度傳感器20、進(jìn)口濕度計22、預(yù) 加熱器26、冷卻旋管28、加濕器30、再加熱器32、吸氣扇34、噴室 溫度傳感器52、噴室濕度計53和排氣扇62被電性連接到控制器16。 然而，其他的裝置是可能的且可以被想到，例如將部件20、 22、 26、 28、 30、 32、 34、 52、 54、 62連接到控制器16的無線或光纖通信裝置。應(yīng)該注意的是，盡管圖2中示出了預(yù)加熱器26、冷卻旋管28、加 濕器30和再加熱器32被連接到控制器16，應(yīng)該理解，與此不同的可 以是，預(yù)加熱器26、冷卻旋管28、加濕器30和再加熱器32被連接到 促動器和控制閥，這些部件順次被連接到控制器16。促動器和控制閥 不是本發(fā)明的重點，因此不對其說明。在外部空氣進(jìn)入入口 18時，進(jìn)口溫度傳感器20測量外部空氣的溫度，并將該信息傳送至控制器16。另外，在外部空氣進(jìn)入入口 18時， 進(jìn)口濕度計22測量外部空氣的絕對濕度。濕度計22、 54還可選地感 測干球溫度，該濕度計是本領(lǐng)域所已知的。濕度計22、 54原理上如下 操作在水分被吸入進(jìn)材料中時，材料中的電阻抗會改變。因此，如 果空氣的電阻抗與經(jīng)過兩個電線之間的電流的阻抗相比較，可以確定 絕對濕度。然后，可將絕對濕度轉(zhuǎn)換為相對濕度。可替換地，相對濕度可以通過測量干球溫度和濕球溫度來確定。 在將干球溫度和濕球溫度輸入控制器16之后，獲悉外部空氣的相對濕 度，其中控制器順次訪問與溫濕圖相似的査找表。如之前所說明的，溫濕圖是在恒定壓力下空氣的物理特性圖。溫 濕圖涉及空氣的各種特性，例如干球溫度、濕球溫度、露點溫度、相 對濕度、濕度比、比焓、比容。在具體的高度處，空氣的所有特征可 以通過初始獲悉這些特性中的僅兩個特性來確定。優(yōu)選地，來自溫濕 圖的所有的數(shù)據(jù)被存儲在控制器16中的査找表中。預(yù)加熱器26和再加熱器32加熱外部空氣，并且，如所知的，可 以通過天然氣或油進(jìn)行燃燒或使用電阻抗加熱器來加熱外部空氣。預(yù) 加熱器26在涼爽天氣中對于在噴涂區(qū)域14中后續(xù)使用以加熱外部空 氣來說是很重要的。再加熱器32在暖和天氣中對于在外部空氣已經(jīng)被 冷卻旋管28冷卻之后將外部空氣加熱到噴室的要求來說是重要的。第一組過濾器24、第二組過濾器48和頂棚過濾器50 (統(tǒng)稱為過 濾器24、 48、 50)被可選地設(shè)置，并且用作多種用途。例如，過濾器 24將顆粒從外部空氣中去除，而過濾器48、 50將微粒從調(diào)節(jié)空氣中去 除。過濾器24、 48、 50的材料可以是本領(lǐng)域已知的各種類型。冷卻旋管28調(diào)節(jié)外部空氣的溫度和濕度。冷卻旋管28可以響應(yīng)于由溫度傳感器20所產(chǎn)生的信號而被操作，以按照要求從外部空氣中 去除過量水。優(yōu)選地，冷卻旋管28由金屬管構(gòu)成，以提供在外部空氣和在冷卻旋管28的內(nèi)部流動的冷卻劑/制冷劑流體之間的良好的熱傳 導(dǎo)。更優(yōu)選地，冷卻旋管28由銅管構(gòu)成。加濕器30包括多個噴嘴(未示出)，該噴嘴面對進(jìn)來的外部空氣 的氣流。噴嘴在該位置的部署確保了進(jìn)入系統(tǒng)IO的水更完全的蒸發(fā)， 由此致使被調(diào)節(jié)的外部空氣更好地濕化。然而，可以使用其他類型的 加濕器，并且本發(fā)明不局限于這里所說明的加濕器30。吸氣扇和排氣扇34、 62是高容量變速型扇，如本領(lǐng)域所已知的。圖3示出了調(diào)節(jié)區(qū)域12。在冬季操作模式下，首先，預(yù)加熱器26 加熱外部空氣。然后，外部空氣經(jīng)過第一組過濾器24。然后，加濕器 30調(diào)節(jié)外部空氣的絕對/相對濕度。在夏季操作模式下，外部空氣首先穿過第一組過濾器24。然后， 冷卻旋管28冷卻外部空氣。在穿過冷卻旋管28之后，再加熱器32加 熱外部空氣，以對外部空氣進(jìn)行最后的溫度調(diào)節(jié)。在冬季操作模式和夏季操作模式兩種模式下，在外部空氣離開靠 近再加熱器32的區(qū)域之后，外部空氣穿過吸氣扇34并被認(rèn)為是調(diào)節(jié) 空氣。調(diào)節(jié)區(qū)域12的總體布置和結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域中是已知的。調(diào)節(jié)空氣然后穿過入口龍頭44進(jìn)入噴室區(qū)域14，并在上高壓區(qū) 36中在擴(kuò)散板46周圍通過。擴(kuò)散板46確保調(diào)節(jié)空氣在上高壓區(qū)36中 均勻地分布。調(diào)節(jié)空氣然后在穿過頂棚過濾器50且進(jìn)入噴涂區(qū)域40 之前穿過在下高壓區(qū)38中的第二組過濾器48。應(yīng)該注意的是，噴室區(qū) 域14的布局和結(jié)構(gòu)不是本發(fā)明的中心，公共噴室布局的任何數(shù)量是可 能的并且被想到。在處于噴涂區(qū)域40中的同時，調(diào)節(jié)空氣從用于施加噴漆或涂層的噴涂設(shè)備56中吸收涂層的不黏附的噴涂物/薄霧和/或塵土。通過從噴涂區(qū)域40中去除不黏附的噴涂物和/或塵土，改進(jìn)了涂層工藝的質(zhì)量，提高了操作者吸入的空氣質(zhì)量，并且降低了在噴涂區(qū)域40中爆炸的危險。定位在噴室14上高壓區(qū)36中的噴室溫度傳感器52和噴室濕度計 54分別感測噴室干球溫度和絕對/相對濕度，并將噴室干球溫度和絕對 /相對濕度通信至控制器16?？蛇x地，噴室濕度計54也可感測噴室干 球溫度并將干球溫度通信至控制器16。在調(diào)節(jié)空氣穿行過噴涂區(qū)域40之后，調(diào)節(jié)空氣然后移動穿過包括 洗滌器60的下區(qū)42。在穿過下區(qū)42的同時，調(diào)節(jié)空氣被清潔，并且 在處于噴涂區(qū)域40時被拾取的污漬被去除。接著，利用排氣扇62排 泄調(diào)節(jié)空氣。調(diào)節(jié)空氣在噴涂區(qū)域40中的合適溫度和相對濕度對于涂層操作是 非常重要的。例如，油漆的粘性根據(jù)噴涂區(qū)域40中的溫度而定。進(jìn)一 步，如果相對濕度不足夠高，在噴涂區(qū)域40中發(fā)生的任何火花可能潛 在地導(dǎo)致爆炸。在易燃區(qū)域中，相對濕度期望至少是55%。另外，如 果相對濕度不能合理地控制，使用在油漆/涂層中的溶劑不能夠合適地 晾干，并且可能不能控制塵土。圖4示出了傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)如何調(diào)節(jié)外部空氣，如溫濕圖中所示 出的。在該示例中，外部空氣大約是35。C和50%RH，這是典型的夏天 溫度的代表。傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)使用大約是22.8°C和65%RH的傳統(tǒng)的設(shè) 定點。傳統(tǒng)的設(shè)定點被選擇為位于對于溫度和相對濕度可接受的范圍 值的中間。該范圍是基于由噴室區(qū)域14中所使用的油漆的供應(yīng)商所提 供的信息。如上文中所述，通過調(diào)節(jié)外部空氣，維持了噴室區(qū)域14的 安全性，并且將車輛58的噴漆表面的質(zhì)量缺陷最小化。在圖4中示出的示例中，預(yù)加熱器26和加濕器30未被啟動。首 先，外部空氣經(jīng)過冷卻旋管28，該冷卻旋管將空氣冷卻至大約16。C和 100MRH。然后，部分調(diào)節(jié)空氣經(jīng)過預(yù)加熱器32，以加熱部分調(diào)節(jié)空氣， 產(chǎn)生所要求的22.8。C和65%RH的調(diào)節(jié)溫度。然而，在看了如圖6中所 示出的本發(fā)明的方法之后將清楚的是，傳統(tǒng)的方法過度冷卻了外部空 氣。該過度冷卻致使浪費了能量和金錢。其原因在于，外部空氣總是 被調(diào)節(jié)到傳統(tǒng)的設(shè)定點，而不是本發(fā)明的可替換的可接受設(shè)定點(例 如，可變設(shè)定點)。圖5示出了對于可變設(shè)定點可接受的值。除了大約22.8°C和 65%RH的傳統(tǒng)設(shè)定點之外，存在著22.8°C和65%RH周圍土2.8。C和± 5。/。RH的可接受條件的窗口，這在溫濕圖上產(chǎn)生幾乎是平行四邊形形狀 的限制?？商鎿Q地，在22.8。C和65c/。RH周圍的可接受條件的窗口可以 是士2.8。C和士15。/。RH。然而，土5。/。RH的窗口是優(yōu)選的。對于傳統(tǒng)的 設(shè)定點，可接受條件的窗口是由油漆提供者提供的。進(jìn)一步，根據(jù)本 發(fā)明，取代總是將外部空氣調(diào)節(jié)到傳統(tǒng)的設(shè)定點，本發(fā)明的控制器16 指示調(diào)節(jié)系統(tǒng)IO，將外部空氣調(diào)節(jié)至可變的設(shè)定點。在示出的示例中， 可變設(shè)定點僅被調(diào)節(jié)溫度為22.8。C土2.8。C和相對濕度為65%RH± 5%RH的限制作為界定?？刂破?6選擇將成本最小化或?qū)⒛芰肯淖?小化的可變設(shè)定點，如下文中所述的。圖6示出了本發(fā)明調(diào)節(jié)外部空氣的路線，如在溫濕圖上所示出的。 外部空氣處于與圖4中的外部空氣相同的條件。然而，由于本發(fā)明將 外部空氣調(diào)節(jié)到大約25.6°C和70%RH的可變設(shè)定點，而不是調(diào)節(jié)至 22.8。C和65%RH的傳統(tǒng)的設(shè)定點，因此節(jié)省了能量和金錢。這是因為， 外部空氣不必被冷卻到像傳統(tǒng)設(shè)定點那么多，即能達(dá)到可變設(shè)定點。圖7和8提供了調(diào)節(jié)到傳統(tǒng)設(shè)定點和可變設(shè)定點的調(diào)節(jié)路線的額 外對比。在該示例的對比中，外部空氣大約是31.3。C和50%RH。如圖 7中所示，傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過將外部空氣冷卻至16。C和100"/。RH來調(diào)節(jié)外部空氣，然后將外部空氣加熱到傳統(tǒng)的設(shè)定點22.8。C和65y。RH。 然而，如圖8中所示，本發(fā)明僅僅通過將外部空氣冷卻至大約25.6°C 和70。/。RH來調(diào)節(jié)外部空氣。盡管在圖6和8中的兩個示例產(chǎn)生了等于 大約25.6°C和70%RH的可變設(shè)定點，但是在如圖5中所示出的可接受 條件窗口上或內(nèi)的其他位置是可行的且可以被想到的?？勺冊O(shè)定點的選擇可以基于將能量消耗最小化。例如，與將外部 空氣調(diào)節(jié)到傳統(tǒng)的設(shè)定點相比，將外部空氣調(diào)節(jié)至更靠近外部空氣的 條件的設(shè)定點，可以消耗更少的總能量。之前的調(diào)節(jié)外部空氣的方法 總是將外部空氣調(diào)節(jié)到相同的固定的設(shè)定點。沒有考慮到將外部空氣 調(diào)節(jié)到在溫濕圖上更靠近外部空氣條件的點。反而，在不考慮外部空 氣的當(dāng)前狀態(tài)的情況下，先前的方法生搬硬套地將外部空氣調(diào)節(jié)到固 定設(shè)定點。傳統(tǒng)的方法也不關(guān)注哪個設(shè)定點將產(chǎn)生消耗最小量的能量。可替換地，可變設(shè)定點的選擇可以基于將成本最小化。這可以通 過選擇最接近外部空氣條件的設(shè)定點并由此耗費更少的能量來實現(xiàn)， 或者通過選擇最小化被認(rèn)為是昂貴的某種形式的能量的使用的設(shè)定點 來實現(xiàn)。由于用于選擇最接近外部空氣條件的設(shè)定點的過程與上文中 所說明的用于將能量最小化的過程相同，因此，下面的說明將集中在 將被認(rèn)為是昂貴的某種形式的能量的使用最小化上。通過將外部空氣調(diào)節(jié)到使用較多能量的可變設(shè)定點，是可以花費 較少的金錢的，這是由于當(dāng)不同形式的能量價格不同時，這種做法反 而是更成本有效的。因此。如上文中所述，調(diào)節(jié)外部空氣的傳統(tǒng)的方 法總是將外部空氣調(diào)節(jié)至相同的設(shè)定點。不考慮將外部空氣調(diào)節(jié)至在 溫濕圖上更接近外部空氣條件的點。例如，由于不同類型的能量具有 不同的單位成本，要清楚考慮的是，為了要節(jié)省更多量的金錢，以將 會產(chǎn)生較大能量消耗的方式來調(diào)節(jié)外部空氣可能會成倍地消耗金錢。另外，能量的成本在一天中任何時候都可能改變。為了確保對于能量的峰值要求不大于可用的供給，根據(jù)當(dāng)天使用能量的時間，公共 事業(yè)公司可以對于選擇的能量類型收取不同的費率。例如，電力事業(yè) 公司可能對在高峰時間期間使用的電收取額外的費用。為此，有利地 是，控制器16將各種類型的能量的不同成本與對應(yīng)的每天的不同時間 相關(guān)聯(lián)。這確保了即使能量的不同類型具有可變的價格，控制器16選 擇成本最有效的設(shè)定點。可選地，考慮到預(yù)測的未來的天氣條件，可以應(yīng)用能量節(jié)省或成 本節(jié)省的合理性。如上文中所述，本發(fā)明使用基于本地區(qū)域內(nèi)早先天 氣條件和天氣趨勢的數(shù)學(xué)曲線。本地區(qū)域是包括噴室區(qū)域14的制造工 廠的臨近周圍的地理區(qū)域。具體而言，天氣條件由兩個變量構(gòu)成外部空氣的干球溫度和相 對濕度。每個變量以動態(tài)系統(tǒng)有限差分方程的形式進(jìn)行預(yù)測Xn+i-Xn=f(Xn)-Xn其中，時間tn+1時的條件是時間tn時的條件的函數(shù)。在時間tn+1的條件通過首先將控制器16中預(yù)設(shè)間隔中的條件數(shù)據(jù)點進(jìn)行分段插值 并進(jìn)而將其在整個預(yù)設(shè)時間間隔上外推而確定。預(yù)設(shè)時間間隔典型是 15至60分鐘。通過利用一階差分方程確定誤差，以持續(xù)地校準(zhǔn)/更新 被預(yù)測的變量，其中該一階差分方程被建模為變量在原始預(yù)測和在新 時間tn的條件之間的變化的加權(quán)和。模型速度誤差按時間向前積分以 確定真實的預(yù)測誤差。然后將來自動態(tài)系統(tǒng)有限差分等式的預(yù)測變量 前饋到控制器16，用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)10的合理控制。因此，基于預(yù)測的未來天氣條件，控制器16可以確定將外部空氣 調(diào)節(jié)到更接近地匹配預(yù)測未來天氣條件的不同設(shè)定點是有好處的。盡 管這樣的決定可能初始耗費更多的能量，但是由于系統(tǒng)10將不必隨著 未來天氣條件變化而反復(fù)地改變操作條件，因此總體可能需要較少能圖9中示出了使用本發(fā)明的方法。在步驟100中，感測外部空氣 的干球溫度和相對濕度。然后，在步驟110，通過控制器16確定和選 擇可變設(shè)定點。如上文中所述，基于哪一個設(shè)定點將導(dǎo)致消耗最少量 的能量或達(dá)到最大經(jīng)濟(jì)性來確定和選擇可變設(shè)定點。另外，該分析可 基于本地區(qū)域內(nèi)早先天氣條件和天氣趨勢。為了實現(xiàn)步驟110，控制器16計算將外部空氣調(diào)節(jié)至位于可接受條件窗口上或內(nèi)的各種設(shè)定點所需要的能量。然后，如果外部空氣將 以能量使用最小化為目標(biāo)進(jìn)行調(diào)節(jié)，則選擇被確定為消耗最少量能量 的設(shè)定點?？商鎿Q地，如果外部空氣將以成本最小化為目標(biāo)進(jìn)行調(diào)節(jié)，則控制器16估算與各個設(shè)定點相關(guān)的成本，并選擇成本最少的設(shè)定點。 由于控制器16存儲有不同類型的能量的成本，因此這是可行的?？蛇x 地，這些成本反映了潛在的可變的能量費率，如上文所說明。如上文 所述，控制器16存儲有各種類型的能量的成本，并且因此可以選擇成 本最有效的設(shè)定點。如果能量價格根據(jù)每天的時間改變，系統(tǒng)10的操 作仍然以成本最小化的方式工作。在步驟120中，外部空氣基于選擇 的設(shè)定點被調(diào)節(jié)。如清楚考慮地，將調(diào)節(jié)空氣合適地供應(yīng)至噴涂區(qū)域40非常重要。 同時，調(diào)節(jié)外部空氣是非常昂貴且能量密集的過程。因此，本發(fā)明利 用可變設(shè)定點解決了這些問題。本發(fā)明的調(diào)節(jié)系統(tǒng)IO不需要將外部溫 度調(diào)節(jié)到固定的傳統(tǒng)設(shè)定點。而是，外部空氣可以被調(diào)節(jié)到特定的溫 度和相對濕度，該特定的溫度和相對濕度滿足所有的空氣質(zhì)量要求， 但是與如果將外部空氣調(diào)節(jié)到傳統(tǒng)的設(shè)定點相比，使用了更少的能量 和/或成本。有時候，消耗最少量能量的設(shè)定點不是用于調(diào)節(jié)外部空氣的成本 最有效的設(shè)定點。因此，本發(fā)明提供了，控制器16可以確定并且選擇能量最有效設(shè)定點和/或最經(jīng)濟(jì)設(shè)定點中的一個。例如，控制器16可以 確定，通過將外部空氣調(diào)節(jié)至可變點將消耗最少量的能量，該可變點 使用較多的天然氣來操作預(yù)加熱器26但使用較少的電能來操作冷卻旋管28。與當(dāng)將外部空氣總是調(diào)節(jié)至傳統(tǒng)的設(shè)定點相比，可變設(shè)定點的選擇將產(chǎn)生了更低的總能量消耗?？商鎿Q地，本發(fā)明可以確定和選擇最經(jīng)濟(jì)的可變設(shè)定點。如經(jīng)常 出現(xiàn)的情況，不同形式的能量花費不同量的金錢。另外，根據(jù)消耗的時間，能量類型可能具有不同的單價。例如，用于操作預(yù)加熱器26的 天然氣比用于操作冷卻旋管28的電在每能量單位方面可能更便宜。還 是舉例，用于操作冷卻旋管28的電在每天的不同時間可能耗費得多一 些或少一些?；谟糜谡{(diào)節(jié)外部空氣的能量的類型的相對成本，可以 選擇在某個時刻使用最經(jīng)濟(jì)的能量形式的可變設(shè)定點。本發(fā)明教導(dǎo)了 可以基于最小化能量消耗和/或最小化總成本的可變設(shè)定點，用于調(diào)節(jié) 外部空氣。盡管本說明書說明了用于噴漆車輛的調(diào)節(jié)系統(tǒng)IO，應(yīng)該理解的是， 調(diào)節(jié)系統(tǒng)IO可以用于油漆其他對象，例如器具或兒童玩具。另外，調(diào) 節(jié)系統(tǒng)IO可以可選地與施加涂層的涂層室一起使用，相對于噴漆的噴 室。如上文中所述，本發(fā)明解決了與之前類型裝置有關(guān)的很多問題。 然而，應(yīng)該理解的是，在未背離如權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明的原理 和范疇的前提下，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以對這里說明和圖示的用 于說明本發(fā)明的原理的部件細(xì)節(jié)、材料和布置進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)節(jié)噴室用的外部空氣的方法，包括以下步驟感測所述外部空氣的干球溫度；感測所述外部空氣的相對濕度；選擇具有特定干球溫度和特定相對濕度的設(shè)定點，其中，基于調(diào)節(jié)所述外部空氣所需的能量的量最小化來選擇所述設(shè)定點；和將所述外部空氣調(diào)節(jié)至所述設(shè)定點。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于調(diào)節(jié)噴室用的外部空氣的方法，其 中，所述特定干球溫度落在溫度的預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于調(diào)節(jié)噴室用的外部空氣的方法，其 中，所述干球溫度位于大約20°C至25.6°C之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于調(diào)節(jié)噴室用的外部空氣的方法，其 中，所述特定相對濕度落在相對濕度的預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于調(diào)節(jié)噴室用的外部空氣的方法，其 中，所述特定相對濕度處于大約50%至80%之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于調(diào)節(jié)噴室用的外部空氣的方法，其 中，所述特定相對濕度處于大約60%至70%之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于調(diào)節(jié)噴室用的外部空氣的方法，其 中，所述選擇所述設(shè)定點的步驟進(jìn)一步基于數(shù)學(xué)曲線，所述數(shù)學(xué)曲線 以本地區(qū)域內(nèi)早先天氣條件以及天氣趨勢為基礎(chǔ)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于調(diào)節(jié)噴室用的外部空氣的方法，其 中，所述本地區(qū)域是緊鄰包含所述噴室的制造工廠周圍的區(qū)域。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于調(diào)節(jié)噴室用的外部空氣的方法，還 包括下面步驟將所調(diào)節(jié)的外部空氣供應(yīng)至噴室的噴涂區(qū)域。
10. —種用于調(diào)節(jié)噴室用的外部空氣的方法，包括以下步驟 感測所述外部空氣的干球溫度； 感測所述外部空氣的相對濕度；選擇具有特定干球溫度和特定相對濕度的設(shè)定點，其中，基于將調(diào)節(jié)所述外部空氣所需的成本最小化來選擇所述設(shè)定點；和將所述外部空氣調(diào)節(jié)至所述設(shè)定點。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的用于調(diào)節(jié)噴室用的外部空氣的方法，
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的用于調(diào)節(jié)噴室用的外部空氣的方法， 其中，所述本地區(qū)域是緊鄰包含所述噴室的制造工廠周圍的區(qū)域。
13. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的用于調(diào)節(jié)噴室用的外部空氣的方法， 其中，所述特定干球溫度落在溫度的預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于調(diào)節(jié)噴室用的外部空氣的方法， 其中，預(yù)設(shè)溫度位于大約20OC至25.6。C之間。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于調(diào)節(jié)噴室用的外部空氣的方法， 其中，所述特定相對濕度落在相對濕度的預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于調(diào)節(jié)噴室用的外部空氣的方法， 其中，所述特定相對濕度處于大約50%至80%之間。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的用于調(diào)節(jié)噴室用的外部空氣的方法，其中，所述特定相對濕度處于大約60%至70%之間。
18. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的用于調(diào)節(jié)噴室用的外部空氣的方法，還包括下面步驟將所調(diào)節(jié)的外部空氣供應(yīng)至噴室的噴涂區(qū)域。
19. 一種用于調(diào)節(jié)噴室用的外部空氣的系統(tǒng)，包括 冷卻旋管，其適于在所述外部空氣被通入所述噴室之前冷卻所述外部空氣；預(yù)加熱器，其適于在所述外部空氣被通入所述噴室之前加熱所述 外部空氣；加濕器，其適于在所述外部空氣被通入所述噴室之前加濕所述外 部空氣；再加熱器，其適于在所述外部空氣被通入所述噴室之前加熱所述 外部空氣；和控制器，其控制所述冷卻旋管、所述預(yù)加熱器、所述加濕器和所 述再加熱器的操作，以將所述外部空氣的干球溫度和相對濕度分別調(diào) 節(jié)至設(shè)定點溫度和設(shè)定點濕度，其中，所述設(shè)定點溫度和設(shè)定點濕度 基于所感測的大氣條件而可變化，并被選擇以使得將所述外部空氣調(diào) 節(jié)到在所述噴室中使用的可接受條件所需的能量的量降低。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于調(diào)節(jié)外部空氣的系統(tǒng)，其中，所 述選擇的設(shè)定點溫度落在溫度的預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的用于調(diào)節(jié)外部空氣的系統(tǒng)，其中，所 述選擇的設(shè)定點溫度位于大約20°C至25.6°C之間。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的用于調(diào)節(jié)外部空氣的系統(tǒng)，其中，所述選擇的設(shè)定點濕度落在濕度的預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的用于調(diào)節(jié)外部空氣的系統(tǒng)，其中，所 述選擇的設(shè)定點濕度處于大約50%至80%之間。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的用于調(diào)節(jié)外部空氣的系統(tǒng)，其中，所 述選擇的設(shè)定點濕度處于大約60%至70%之間。
全文摘要
一種調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)在噴室中使用的外部空氣。該外部空氣被調(diào)節(jié)并隨后被用于從噴涂區(qū)域攜帶走涂層薄霧、塵土和污漬。調(diào)節(jié)系統(tǒng)將外部空氣加熱、冷卻、加濕和除濕到可變設(shè)定點。該可變設(shè)定點基于成本和/或能量最小化而被選擇，同時由干球溫度和相對濕度限制所界定。另外，該設(shè)定點的選擇可以基于未來預(yù)測溫度條件，該未來預(yù)測溫度條件利用本地區(qū)域內(nèi)早先天氣條件和天氣趨勢的數(shù)學(xué)曲線而被確定，其中本地區(qū)域是包含了噴室的制造工廠的周圍的地理區(qū)域。
文檔編號F24F11/053GK101329101SQ200810125449
公開日2008年12月24日 申請日期2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月13日
發(fā)明者舒布霍·巴塔查里亞 申請人:本田技研工業(yè)株式會社