JP6832353B2 - 自己衛生浄化型電気機械 - Google Patents
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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 (10)
- 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、
該運転パラメータは前記標的微生物を死滅させる目標温度と、該目標温度に到達するために必要な電流レベルと、通電継続時間とを含み、
前記設定した運転パラメータを用いて前記目標温度になるまで前記電気モーターに通電し、
前記電気モーターの温度と加熱維持時間とをモニターし、
前記目標温度に達するように前記電気モーターへ供給される電流を調整し、
前記電気モーターのモニターされた前記温度と前記目標温度とを比較すること
を含むことを特徴とする方法。 - 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前記目標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。
- 前記筐体の前記温度を、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させ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。
- 前記死滅させる複数の周波数は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。
- 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9の電気モーター。
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