JP2018528049A - 自己衛生浄化型電気機械 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は米国特許法第111条(a)のもとに出願され、同法第119条(e)のもと、2015年8月28日に出願した米国特許仮出願番号第62/210,994による優先権を主張する。如何なる目標においても、前記米国特許仮出願の全体を参照して本明細書に組み入れる。
幾つかの実施形態では、温度制御モジュール122及び振動制御モジュール124は、別々に実行される。モジュール122及び124のインターフェースには、手動制御、及び/又は、コンピュータシステムによって作動するグラフィックユーザーインターフェースなどのソフトウエア制御が用いられる。
これらベクトルは、d−軸及びq−軸として示されるベクトル類として表記できる。もし、ローターの磁場ベクトルに対応するようにd−軸を選んだ場合、このd−軸に対してq−軸つまり横軸は90度になる。コイル108の誘導特性によって、電圧ベクトルは電流ベクトルと位相が異なる。温度モジュール122によってコイル108内の電流を制御し、電流ベクトルを磁場d−軸と同方向に揃えたとき、モーター電流のアンペアに対してトルクが発生することはない。しかし、コイル108に電流が流れるために熱は発生する。
ΔT[℃]= Rth * Pin
として求められる。ここで、Pinはコイルの電力消費である。従って、Rthは特定のモーター設計についてPinとΔTとを関連付ける定数となる。モーターを衛生浄化する開ループ法によって、Rthを、モーターの大きさ、筐体の材料、コイルの材料、及び、コイルとモーター筐体との距離に基づいて推定可能であるが、及び/又は、モーターの加熱に係る一般的ガイドラインを用いてもよい。通常、コイル108はモーター筐体104の内表面から約3〜75mmの範囲に設置する。加熱されたコイル108は放射、伝導及び対流によって筐体104と熱交換する。
筐体104は、コイルで発生した熱と相関して温度を上昇させる。500Wから2kWの典型的なモーターでは、通常電気出力で筐体表面最大温度(>>160oF(71.1℃))に達するまでに通常30分かかることが分かった。従って、500W〜2kWモーターの通常運転では、上記した表1のデータによれば、サルモネラ菌の除染に必要な温度(130〜160oF(54.4〜71.1℃))にまで筐体表面が到達する時間は30分未満である。 従って、温度フィードバック情報なしに開ループ法を使用した場合、コイルは500W以上で作動するので、通常のモーターは30分以内にサルモネラ菌の7−log10除染温度以上に加熱される。
図7に示した制御ループでは、ブロック702において温度制御モジュール122は、微生物を徐染する筐体表面の標的温度を設定する。続いて、ブロック704では、温度制御モジュール122はモーターの熱抵抗(Rth)を含むモーターの既知特性を考慮したアルゴリズムを用い、モーターに通電する電流を、制御移行機能に調節させる。また、ブロック706では、例えば、温度センサ114(図1)を使用した、筐体表面温度のモニターによるフィードバックが、温度制御モジュール122に伝達される。次に、再びブロック702に戻り、温度制御モジュール122は、前記フィードバックと設定温度とを比較する。この比較情報は、ブロック704の制御移行機能に送られる。ここで、筐体表面温度が目標温度と一致しない場合、モーターに通電する電流を調節する。或いは、目標温度と筐体表面温度とが一致する場合、制御移行機能はこれ以上の調節を行わない。このようにして、制御ループでは、筐体表面温度を連続してモニターし、筐体表面温度が目標温度となるように、電流振幅及び位相を含む電流特性の調節を行う。
さらに、判定工程308では、所望の温度に到達し、且つその温度が十分な継続時間維持されているか否かを判定する。幾つかの実施形態中、この判定は、温度センサ112を用いた筐体の現在温度を検知することを含み、或いは、加熱過程の間にコイルの電力出力量などの近接測定を含んでもよい。もし、加熱維持時間が不十分である場合、工程サイクルを工程306に戻すか、そうでない場合この方法を終了(工程310)とする。
上記したように、大腸菌やサルモネラ菌などの異なる微生物は異なる(複数の)周波数で死滅するので、ある範囲の振動数を用いてモーター筐体を衛生浄化する。この工程は1回以上繰返して行ってよい。また、判定工程316では、周波数領域の掃過が閾値数で生じているか否かを確認することで、モーター筐体が目標周波数で振動しているか否かを判定する。もし、モーター筐体の振動が不十分である場合、工程サイクルを工程314に戻すか、そうでない場合この方法を終了とする(工程320)。
そうでない場合、工程348で高温モードを作動させ、温度制御モジュールによって、標的微生物を死滅させる温度にモーター筐体を到達させるのに必要な電流レベルと、その温度を維持する通電継続時間とを決定する。上記したように、求められる温度とは、大部分の耐熱微生物が死滅する温度のことである。続く工程350では、電力モジュールは、モーターのトルクの有無によらず、先に決定した電流をモーターコイルに通電し、必要な温度を達成させる。また、判定工程352では、所望の温度にまで到達し、且つその温度が十分な時間維持継続されているか否かを判定する。もし、その通電継続時間が不十分である場合、サイクル過程を工程350に戻すか、そうでない場合、この方法を終了とする(工程354)。
しかし、加熱及び振動モードの各々は、結果に基づく判定プロセスではなく、開ループで実施することもできる。特に、設備汚染のリスクを減少する一助として、通常の洗浄工程に捕捉して上記した衛生浄化モードを使用する場合、閉ループで結果が達成されたか否かを検知するセンサ類を使用しないでも、設定手順にしたがい、モーターを単に加熱、及び/又は、振動するだけでよい。
Claims (29)
- 電気モーターを衛生浄化する方法であって、前記方法は、
標的微生物を死滅させる前記電気モーターの運転パラメータを設定し、
前記設定した運転パラメータを用いて前記電気モーターに通電することを含む。 - 前記電気モーターの前記運転パラメータを設定する工程は、前記電気モーターのコイルに通電する電流振幅を、前記標的微生物が死滅する温度にまで前記電気モーターの筐体を加熱するために十分な電流振幅に設定することを特徴とする、請求項1の方法。
- 前記筐体の温度を、少なくとも130oF(54.4℃)にまで昇温することを特徴とする、請求項2の方法。
- 前記した電気モーターの運転パラメータを設定する工程は、前記電気モーターのコイルに周波数が変化する電流波形を印加し、前記標的微生物を死滅する複数の周波数で振動を起こすことを特徴とする、請求項1の方法。
- 前記死滅させる周波数は10Hzから20kHzの範囲内であることを特徴とする、請求項4の方法。
- 前記運転パラメータを通常設定に戻し、
前記電気モーターを通常運転に戻すことをさらに含む、請求項1の方法。 - 前記電気モーターの温度及び振動の少なくとも一方をモニターし、
モニター結果に基づいて前記電気モーターを通常運転に戻すことをさらに含む、請求項1の方法。 - 前記電気モーターの前記筐体は同時に振動し加熱されることを特徴とする、請求項1の方法。
- 機械可読媒体に記憶されたコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品は電気モーター衛生浄化用の機械実行可能命令を有し、前記命令は、
標的微生物を死滅させる前記電気モーターの運転パラメータを設定し、
前記運転パラメータ1式を用いる前記電気モーターに通電することを含む。 - 前記電気モーターの温度及び振動の少なくとも一方をモニターし、
モニター結果に基づいて前記電気モーターを通常運転に戻す命令をさらに含む、請求項9のコンピュータプログラム製品。 - 設備データ、衛生基準及び予定表の少なくとも1つに基づき、前記運転パラメータを決定する命令をさらに含む、請求項9のコンピュータプログラム製品。
- 特徴データのライブラリから前記電気モーターの特徴データを取得する命令をさらに含む、請求項11のコンピュータプログラム製品。
- 前記した電気モーターの特徴データと、衛生浄化プロトコルを左右する運転パラメータを設定する機能との少なくとも一方に基づいて、前記運転パラメータを調節する命令をさらに含む、請求項12のコンピュータプログラム製品。
- 衛生的環境で使用するように構成された電気モーターであって、
電流を通電するときに、機械的エネルギーを供給するように構成された内部部品を有する筐体と、
前記電気モーター用の衛生浄化プロセスを制御するために、前記電流を制御するように構成された制御部と、を有する電気モーター。 - 前記制御部は、前記筐体内に包含される状態及び前記筐体に搭載される状態のうち少なくとも一方である回路を有することを特徴とする、請求項14の電気モーター。
- 前記制御部は、温度制御モジュール及び振動制御モジュールの少なくとも一方を有することを特徴とする、請求項14の電気モーター。
- 前記制御部は、筐体から遠隔された場所にあることを特徴とする、請求項14の電気モーター。
- 前記制御部は、前記衛生浄化プロセス及び前記衛生浄化プロセス開始のうち少なくとも一方を制御するように構成されることを特徴とする、請求項14の電気モーター。
- 誘導モーター、同期モーター、分巻モーター、他励モーター、直巻モーター、永久磁石モーター、複合モーター、ステッパモーター、ブラシレス直流モーター、ヒステリシスモーター、リラクタンスモーター、交直両用モーター、及びその他の型のモーターのうちの1つを含むことを特徴とする、請求項14の電気モーター。
- 前記衛生浄化プロセスは、前記電気モーターの微生物活動を少なくとも部分的に駆除することを特徴とする、請求項14の電気モーター。
- 機械可読媒体に記憶されたコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品は電気モーターを衛生浄化する機械実行可能命令を有し、前記命令は、
標的微生物を死滅させる電気モーターの筐体の目標温度を設定し、
前記目標温度に到達するように前記電気モーターに通電することを含む。 - 前記電気モーター筐体の温度をモニターする命令と、
前記のモニターした温度と、前記目標温度とを比較する命令と、
前記目標温度に到達するように、前記電気モーターに通電する電流を調節する命令と、をさらに有する請求項21のコンピュータプログラム製品。 - 前記目標温度は130oF(54.4℃)から160oF(71.1℃)の範囲にあることを特徴とする、請求項22のコンピュータプログラム製品。
- 機械可読媒体に記憶されたコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品は電気モーターを衛生浄化する機械実行可能命令を有し、前記命令は、
標的微生物を死滅させる電気モーターの筐体を振動させる目標周波数範囲を設定し、
前記した目標周波数範囲において前記電気モーターに通電することを含む。 - 前記目標周波数範囲を有する前記電気モーターに周波数電流波形を通電する命令をさらに有する、請求項24のコンピュータプログラム製品。
- 衛生的環境で用いるように構成された電気モーターであって、
衛生基準にまで加工した表面を有する筐体と、
前記筐体の表面に沿った近傍に配置した1組の電導性ワイヤであって、標的微生物を死滅させる温度にまで前記筐体の表面を加熱するのに十分な電流を通電されるのに適した電導性ワイヤと、を有する電気モーター。 - 前記電気モーターはステンレススチールからなることを特徴とする、請求項26の電気モーター。
- 衛生的環境で用いるように構成された電気モーターであって、
衛生基準にまで加工した表面を有する筐体と、
前記筐体の表面に沿った近傍に配置した1組の振動装置であって、標的微生物を死滅させる周波数の領域で前記筐体の表面を振動させるのに適した振動装置と、を有する電気モーター。 - 前記死滅させる周波数は10Hzから20kHzの範囲にあることを特徴とする、請求項28の電気モーター。
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