(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気軸受遠心圧縮機用のバックアップバッテリーを監視する方法であって、
バックアップバッテリーのバッテリーレベルに対するしきい値電圧を確立するステップ、
前記バックアップバッテリーの実電圧を監視するステップ、
前記バックアップバッテリーの前記実電圧を前記しきい値電圧と比較するステップ、
前記磁気軸受遠心圧縮機が動作しており、前記実電圧が規定された期間、前記しきい値電圧未満である場合は、前記磁気軸受遠心圧縮機のシャットダウンを開始するステップ、
前記磁気軸受遠心圧縮機が動作しておらず、前記実電圧が前記しきい値電圧未満である場合は、前記磁気軸受遠心圧縮機が前記バックアップバッテリーで始動するのを阻止するステップ、および
前記実電圧が前記しきい値電圧よりも大きい場合は、前記磁気軸受遠心圧縮機が前記バックアップバッテリーで動作を継続するまたは動作を開始することができるようにするステップ、
を含む方法。
【請求項２】
前記実電圧が５秒間１２．７ｖ未満であり、前記磁気軸受遠心圧縮機が稼働していない場合は、前記実電圧が少なくとも１２．８ｖに達するまで、制御パネルが、前記磁気軸受遠心圧縮機が前記バックアップバッテリーで始動するのを阻止する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記実電圧が前記しきい値電圧未満であり、前記磁気軸受遠心圧縮機が動作している場合、低実電圧を示す警告を表示するステップ、および
前記警告が前記規定された期間表示された後、前記磁気軸受遠心圧縮機の前記シャットダウンを開始するステップ、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記規定された期間が６０分である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記実電圧が前記規定された期間に前記しきい値電圧を超えて上昇する場合、前記警告を解除するステップ、および
前記規定された期間をリセットするステップ、
をさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記磁気軸受遠心圧縮機を有する場所におけるばらつきを補償するために前記しきい値電圧をフィールド調整するステップ、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記バックアップバッテリー、又は、前記バックアップバッテリーと通信可能に結合された制御パネル、の実際の温度に基づいて前記しきい値電圧を調整するステップ、
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記バックアップバッテリーが、前記磁気軸受遠心圧縮機に接続されているか切断されているかどうかを判定するために前記磁気軸受遠心圧縮機の無停止電源への入力における入力電圧を監視するステップ、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記無停止電源によって供給される充電電圧が、前記バックアップバッテリーが切断されている場合は、前記バックアップバッテリーが接続され充電している場合と比べて異なり、
前記バックアップバッテリーが接続されている場合に、前記充電電圧が時間とともに安定であり、
前記バックアップバッテリーが切断される場合は、前記充電電圧が振幅しきい値より大きい振幅で変わる、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記バックアップバッテリーが接続されているか切断されているかどうかを判定するために、規定された期間にわたって振幅読み取り値が監視され、それによって、前記振幅読み取り値の最小電圧と最大電圧の差が変動しきい値よりも大きい場合に、前記振幅読み取り値の、それぞれのサンプルが記録され、保存される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
追加的な規定された期間にわたって前記振幅読み取り値を監視することが、複数の振幅サンプルを収集することを含み、
前記複数の振幅サンプルの、４つの連続したサンプルに対して前記変動しきい値を超える場合に、障害が表示され、切断されたバックアップバッテリーを示す、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記バックアップバッテリーが切断される場合、予想される充電電圧範囲を上回る電圧ピークが存在し、
前記実電圧が、しきい値を超える場合、警告が表示され、前記バックアップバッテリーが切断されたことを示す、障害につながる前記４つの連続したサンプルに向かう最初のサンプルとしてカウントされる、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記振幅読み取り値の前記最小電圧が、温度とともに変化しない、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
回転子の回転軸が電力損失事象中に回転している間に、磁気軸受が前記磁気軸受遠心圧縮機の回転子の回転軸を落とす回数を監視するステップ、
前記磁気軸受が前記磁気軸受遠心圧縮機の前記回転子の回転軸を落とす前記回数をカウントするステップ、
前記磁気軸受が前記磁気軸受遠心圧縮機の前記回転子の回転軸を落とす前記カウントされた前記回数を、前記磁気軸受が前記磁気軸受遠心圧縮機の前記回転子の回転軸を落とす規定されたしきい値の回数と比較するステップ、
前記磁気軸受が前記磁気軸受遠心圧縮機の前記回転子の回転軸を落とす前記カウントされた回数が、前記規定されたしきい値よりも大きい場合に、障害を表示するステップ、および
そのような障害が解消されるまで前記磁気軸受遠心圧縮機が前記バックアップバッテリーで始動するのを阻止するステップ、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
磁気軸受遠心圧縮機用のバックアップバッテリーを監視する方法であって、
前記バックアップバッテリーが、磁気軸受遠心圧縮機に接続されているか切断されているかどうかを判定するために、前記磁気軸受遠心圧縮機の無停止電源への入力においてある期間にわたって電圧振幅を監視し、それによって、最小電圧と最大電圧の差が変動しきい値よりも大きい場合に、振幅サンプルが記録され、保存されるステップ、
前記振幅サンプルを含む複数の振幅サンプルを収集するステップ、
前記複数の振幅サンプルの、規定量の連続したサンプルに対して前記変動しきい値を超える場合に、障害を表示し、前記バックアップバッテリーが切断されたことを示すステップ、
前記磁気軸受遠心圧縮機が動作しており、前記規定量の連続したサンプルに対して前記変動しきい値を超える場合に、前記磁気軸受遠心圧縮機のシャットダウンを開始するステップ、
前記磁気軸受遠心圧縮機が動作しておらず、前記規定量の連続したサンプルに対して前記変動しきい値を超える場合に、前記磁気軸受遠心圧縮機が前記バックアップバッテリーで始動するのを阻止するステップ、および
前記規定量の連続したサンプルに対して前記変動しきい値を超えない場合に、前記磁気軸受遠心圧縮機が前記バックアップバッテリーで動作を継続するまたは動作を開始することができるようにするステップ、
を含む方法。
【請求項１６】
前記無停止電源から出力された充電電圧が、前記バックアップバッテリーが切断されている場合は、前記バックアップバッテリーが接続され充電している場合と比べて異なり、前記バックアップバッテリーが接続されている状態では、前記充電電圧が時間とともに安定であり、前記バックアップバッテリーが切断される場合は、前記充電電圧が振幅しきい値より大きい振幅で変わる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の振幅サンプルの、４つの連続したサンプルに対して前記変動しきい値を超える場合に、前記障害が表示され、前記バックアップバッテリーが、前記磁気軸受遠心圧縮機から切断されたことを示す、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、給電電圧が障害を起こした場合に磁気軸受に電力を供給するバックアップバッテリーを監視するためのシステムを対象とする。詳細には、本発明は、バックアップバッテリーを監視するシステム、および磁気軸受遠心圧縮機を有する遠心冷却機と共に使用するための監視システムを対象とする。
【背景技術】
【０００２】
[0002]一般的に言えば、冷却機用の遠心圧縮機は、典型的には以下の構成要素、すなわち、入口誘導翼、例えば、電動モータなどの一部の機械的軸手段によって駆動されるコレクタを有する１つまたは複数のディフューザによって取り囲まれたハウジング内部の１つまたは複数のインペラから構成される。機械的軸手段は、径方向および軸方向負荷の両方に対応する転動体の１つまたは複数の軸受、ジャーナル、あるいは磁気軸受型によって支持される。可変速電動冷却機では、遠心圧縮機は、圧縮機の速度を変調するために、モータへの電力の周波数および／または電圧を変える可変速モータドライブによって電力が供給される。
【０００３】
[0003]転動体軸受は、一般に受動装置で、通常動作中、能動的制御を必要とせずに動作する。冷却機制御システムは、典型的には転動体軸受の能動的制御を行わず、本文脈において、能動的とは、なんらかの軸受機能の連続的な調整を意味する。圧縮機において転動体軸受を使用する遠心冷却機用の冷却機制御システムは、マシンが適切に動作しているかどうかの指標として、周期的な間隔で、軸受温度を監視することがある。温度上昇は、軸受に関する潜在的な機械的な問題の指標として使用される。測定された軸受温度が所定の設定点を超える場合、冷却機制御システムは、マシンを停止させ、ユーザに警告を出すようにプログラムされることがある。
【０００４】
[0004]磁気軸受遠心圧縮機では、圧縮機回転子は、磁気軸受によって生成された磁場内で懸架される。定義付けのために、「磁気軸受」は、機械的接点なしに磁場内の回転体を懸架するために使用される電磁装置である。軸受は、能動的としてさらに分類されてもよく、ある種の能動的制御システムが回転体の安定した浮揚を保証するために必要であることを示している。
【０００５】
[0005]他のタイプの圧縮機とは異なり、磁気軸受遠心圧縮機は、回転子構造を支持するための主要な手段として磁気軸受を使用する。軸受の回転要素と静止要素との間に、測定可能で、制御可能な隙間間隔がある。磁気軸受が適切に動作するためには、磁気軸受制御エレクトロニクスの電力および適正動作が必要である。
【０００６】
[0006]従来の回転要素軸受とは対照的に、電気エネルギーを磁石軸受に連続的に供給する必要がある。磁気軸受の供給電圧が、例えば、電力供給システムの電気的障害の結果として、障害を起こす場合、モータが停止するだけでなく、磁気軸受の機能性がもはや提供されなくなる。モータがまだ回転しているときに供給電圧が障害を起こした場合に、磁気軸受、軸および／または他の構成要素に対する損傷を回避するために、いわゆる非常時動作状態が機械的に実施されることがある。しかしながら、そのような非常時動作は、磁気軸受、軸または他の構成要素が損傷を受けることのない、磁気軸受の供給電圧の限られた数の障害に対して効果があるだけである。したがって、電力供給システムが十分に安定していない場所での磁気軸受の適用は、依然として問題であり得る。そのような状況では、磁気軸受の非常動作の最大の許容数に速やかに達し、その結果、上述の構成要素を比較的短い期間の後でさえ置き換える必要がある。この置換えは、一般に時間を消費し、高いコストを伴う。
【０００７】
[0007]したがって、給電電圧が障害を起こした場合に磁気軸受を保護するために、バッテリーなどのバックアップシステムがしばしば使用される。そのようなバックアップシステムは、損傷または摩耗が軸受または軸に起きないように十分な程度にまで回転軸にブレーキがかけられるまで、磁気軸受装置の機能性を維持する。
【０００８】
[0008]バッテリー（複数可）は、電気ユーティリティ電源の停電中に、必要なバックアップ電力を提供するため、そのような停電が起きた場合に、バッテリー（複数可）が働いていることが重要である。したがって、動作中に適切なチャージが維持されることを保証するために、バッテリーは、定期的に試験されなければならない。
【０００９】
[0009]従って、バッテリーに負荷がかけられているときのバッテリーの状況および状態を監視し、制御装置にそのような状況を伝達し、それによって、欠落した、切断された、弱った、または切れたバッテリーを検出し、適切な処置をとることができる改善されたバッテリー監視システムを提供することは有益であろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
[0010]本発明は、圧縮機が電力を有し、バッテリーが充電している間に、簡単に、かつ確実にバッテリー充電レベルを判定することができる磁気軸受遠心圧縮機用のバックアップバッテリーシステムを監視するシステムを提供することを目的とする。
【００１１】
[0011]本発明は、バックアップバッテリーシステムに関して問題がある場合に圧縮機の動作を阻止し、それによって、圧縮機への損傷を防ぎ、磁気軸受の動作寿命を延ばす監視システムを提供することを目的とする。
【００１２】
[0012]本発明は、圧縮機が動作しているときに、バックアップバッテリーシステムに関して問題が生じた場合に、圧縮機の動作を徐々にパワーダウンさせ、それによって圧縮機への損傷を防ぎ、磁気軸受の動作寿命を延ばす監視システムを提供することを目的とする。
【００１３】
[0013]本発明は、システムを保護するのに十分な利用可能な電力がバッテリーにない場合に、冷却機の動作を禁止することができるようにバッテリーを監視することを目的とする。
【００１４】
[0014]本発明は、知られている負荷でシステムを試験し、その結果を決められた限界と比較し、欠落した、切断された、弱まった、または切れたバッテリーが検出された場合にバッテリー切れ障害および警告を表示することができる監視システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
[0015]ある実施形態は、磁気軸受遠心圧縮機用のバックアップバックアップを監視する方法を対象とする。本方法は、バッテリーレベルに適用可能なしきい値電圧の値を確立するステップ、バックアップバッテリーの実電圧を監視するステップ、バックアップバッテリーの実電圧をしきい値電圧と比較するステップ、磁気軸受遠心圧縮機が動作しており、実電圧が規定された期間、しきい値電圧未満である場合は、磁気軸受遠心圧縮機のソフトシャットダウンを開始するステップ、磁気軸受遠心圧縮機が動作しておらず、実電圧がしきい値電圧未満である場合は、磁気軸受遠心圧縮機が始動するのを阻止するステップ、または実電圧がしきい値電圧よりも大きい場合は、磁気軸受遠心圧
縮機が動作を継続するまたは動作を開始することができるようにするステップ、を含む。
【００１６】
[0016]ある実施形態は、磁気軸受遠心圧縮機用のバックアップバックアップを監視する方法を対象とする。本方法は、バックアップバッテリーが接続されているか切断されているかどうかを判定するために、磁気軸受遠心圧縮機のユニバーサル電源への入力においてある期間にわたって電圧振幅を監視し、それによって、最小電圧と最大電圧の差が規定された変動よりも大きい場合に、サンプルが記録され、保存されるステップ、切断されたバックアップバッテリーを示す規定量の連続したサンプルに対して規定された変動を超える場合に、障害を表示するステップ、磁気軸受遠心圧縮機が動作しており、切断されたバックアップバッテリーを示す規定量の連続したサンプルに対して規定された変動を超える場合に、磁気軸受遠心圧縮機のソフトシャットダウンを開始するステップ、磁気軸受遠心圧縮機が動作しておらず、切断されたバックアップバッテリーを示す規定量の連続したサンプルに対して規定された変動を超える場合に、磁気軸受遠心圧縮機が始動するのを阻止するステップ、または切断されたバックアップバッテリーを示す規定量の連続したサンプルに対して規定された変動を超えない場合に、磁気軸受遠心圧縮機が動作を継続するまたは動作を開始することができるようにするステップ、を含む。
【００１７】
[0017]ある実施形態は、磁気軸受遠心圧縮機用のバックアップバッテリーを監視する方法を対象とする。本方法は、軸が電力損失事象中に回転している間に、軸受が磁気軸受遠心圧縮機の軸を落とす回数を監視するステップ、軸受が磁気軸受遠心圧縮機の軸を落とす回数をカウントするステップ、軸受が磁気軸受遠心圧縮機の軸を落とすカウントされた回数を、軸受が磁気軸受遠心圧縮機の軸を落とす規定されたしきい値の回数と比較するステップ、軸受が磁気軸受遠心圧縮機の軸を落とすカウントされた回数が、規定されたしきい値の回数よりも大きい場合に、障害を表示するステップ、およびそのような障害が解消されるまで磁気軸受遠心圧縮機が始動するのを阻止するステップ、を含む。
【００１８】
[0018]本発明の他の特徴および利点は、例として、本発明の原理を示す添付図面とあわせて、好ましい実施形態の以下のより詳細な説明から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】[0019]モータに電力を供給するための例示的な装置の概略図である。
【図２】[0020]様々な温度でのバッテリー電圧とバッテリー充電レベルとの関係を示すグラフである。
【図３】[0021]様々な温度でのバッテリー電圧しきい値と経過時間との関係を示すグラフである。
【図４】[0022]バッテリー電圧とバッテリーレベルとの関係を示すグラフである。
【図５】[0023]バッテリーしきい値電圧と周囲温度との関係を示すグラフである。
【図６】[0024]バッテリーが切断されたときのＵＰＳ出力電圧と経過時間との関係を示すグラフである。
【図７】[0025]電力損失事象中に残留するバッテリー電圧とバッテリーレベルとの関係を示すグラフである。
【図８】[0026]バッテリーが負荷サイクル間に充電することが可能な、浮揚負荷から、非浮揚負荷、無負荷状態へと電力が循環したときの試験の結果を示すグラフである。
【図９】[0027]低バッテリー電圧限界に近づいたときの図８の試験中のタイムラインである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
[0028]本発明の原理による例示的な実施形態についての記載は、添付図面とあわせて読まれることが意図されており、これらの添付図面は、本明細書全体の一部と考えられるべきである。本明細書に開示された本発明の実施形態についての記載において、方向または向きに対するいかなる言及も、単に記載の便宜のためであることが意図され、いかなる仕方においても本発明の範囲を限定することは意図されていない。「下方の」、「上方の」、「水平の」、「垂直の」、「上の」、「下の」、「上へ」、「下へ」、「上部の」および「底部の」などの相対語、ならびにそれらの派生語（例えば、「水平に」、「下方に」、「上方に」など）は、そのとき記載されるような、または議論している図面に示されるような向きを指すと解釈されるべきである。これらの相対語は、単に記載の便宜のためであり、明示的にそのように示されない限りは、装置が特定の向きに構築されている、または動作している必要はない。用語「取り付けられた」、「添付された」、「接続された」、「結合された」、「相互に接続された」などは、明示的に別段の記載がない限りは、構造が、介在する構造によって直接または間接的に互いに固定されもしくは取り付けられた関係、ならびに移動可能もしくは堅固な取り付けまたは関係の両方を指す。さらに、本発明の特徴および恩恵は、好ましい実施形態を参照することによって例示される。したがって、本発明は、そのような好ましい実施形態に限定されるべきではなく、単独でまたは特徴の他の組合せにおいて存在することが可能な特徴の、一部の可能性のある非限定的な組合せを例示していることは明らかであり、本発明の範囲は、本明細書に添付された特許請求の範囲によって規定される。
【００２１】
[0029]図１は、磁気軸受を有するモータ４に電力を供給するための例示的な装置２の実施形態の概略図を示す。図１に示されるように、磁気軸受ケーブル８およびモータケーブル１０は、回転子が磁気軸受によって回転自在に浮揚させられ、支持される誘導モータ４に接続されている。磁気軸受ケーブル８およびモータケーブル１０は、制御卓またはパネル１４を介して三相の２００Ｖ商用ＡＣ電源１２に接続されている。制御パネル１４は、商用ＡＣ電源に接続された磁気軸受制御装置１６を有し、この磁気軸受制御装置１６が、回転子を磁気軸受６と接触させずに目標位置で浮揚させ支持する磁気軸受６を制御するために、磁気軸受ケーブル８を通して磁気軸受制御電流を供給する。また、制御パネル１４は、例えば、商用ＡＣ電源に接続された汎用インバータなどの、周波数／電圧変換器を備えるモータドライバ１８を有する。モータドライバ１８は、モータ４を所定の速度で動作させるためにモータケーブル１０を介して所定の周波数／電圧を有する電力を供給する。磁気軸受制御装置１６は、限定されないが、４８Ｖ、２．２Ａｈｒのバッテリーなどのバッテリー電源２０によってバックアップされる。商用ＡＣ電源１２が障害を起こすと、バッテリー電源２０は、磁気軸受制御装置１６が連続的に磁気軸受６を動作させることができるように、磁気軸受制御装置１６に電力を供給する。
【００２２】
[0030]モータ４が動作中に、商用ＡＣ電源に障害が生じる場合は、磁気軸受は、バッテリー電源２０から供給される電力によって連続的に動作することができ、あるいは、ソフトシャットダウンを開始することができる。しかしながら、モータドライバ１８は、もはや商用ＡＣ電源からＡＣ電力が供給されないため、誘導モータ４の回転子は、フリーラン状態で回転する。磁気軸受に回転自在に支持されている回転子は、通常少なくとも数千ｒｐｍの高速で回転する。回転子は、磁気的に、磁気軸受と接触しないように保持されているため、回転子は、いかなる減速摩擦力も受けない。その結果、回転子が停止するまで、長い時間がかかる。代替として、回転子をより速やかに停止させるために、ブレーキシステムが含まれていてもよい。
【００２３】
[0031]電源の障害が起きた場合に、磁気軸受を適切に動作させるためには、バッテリーが、十分な電力を提供し、必要に応じて磁場を適切に維持するように適切に充電されていなければならない。本発明は、したがって、磁気軸受および制御パネル用の無停電電源（ＵＰＳ）システムに対するバックアップとして使用されるバッテリーの状態を監視し、伝達し、それによって、ＡＣ電源が失われたときに、磁気軸受への損傷を阻止するシステムおよび方法を対象とする。
【００２４】
[0032]動作において、装置に電力が供給され、バッテリーが充電している場合、バッテリー電源２０のバッテリー電圧は、装置２が電力を有し、バッテリーが充電している間にバッテリーレベルを判定するために監視される。バッテリーレベルは、装置２を制御する制御パネル３０に伝達される。異なる温度でのバッテリー電圧とバッテリーレベル（Ａｈ）との関係の例示としての例が図２に示されている。図２に提供される情報は、例示であることが意図されており、すなわち、特定の設備を対象としており、本発明の範囲を図示される特定の関係に限定することは意図されていない。線２０２は、４度の温度変化を表わし、線２０４は、１２度の温度変化を表わし、線２０６は、２４度の温度変化を表わし、線２０８は、５０度の温度変化を表わす。
【００２５】
[0033]例えば、図示される例示的な実施形態において、適切に動作している場合、バッテリーが完全に充電された後、電圧は、しきい値を上回るトリクル充電電圧を示し、その電圧を保持し、それによって、いかなる警告および／または障害も起きるのを阻止する。図示される実施形態において、トリクル充電電圧は、（図３に示されるように）所定の時間、例えば５分を超える時間に対してほぼ１３．３ｖ±０．０６ｖである。対照的に、バッテリー電圧が規定されたしきい値（例示的な実施形態に対して１２．７ｖ）未満で、一定期間規定されたしきい値（例示的な実施形態に対しては５分間１２．７ｖ）未満に留まる場合、警告および／または障害が送信され、障害のあるバッテリーを示す。
【００２６】
[0034]監視システムによって検出される特定の相対的な値にかかわらず、バッテリー電圧が規定されたしきい値（例えば、５秒間１２．７ｖ）未満で、装置２が稼働していない場合、システムは、バッテリー電圧がしきい値を上回るまで、装置が始動するのを禁止または阻止する。図示される実施形態において、装置２は、バッテリー電圧が少なくとも０．１ボルトだけしきい値を超える（例示的な実施形態に対して１２．８ｖ）まで始動するのを阻止される。
【００２７】
[0035]バッテリー電圧が規定されたしきい値未満で、装置２が稼働している場合、警告が表示され、低バッテリー電圧を示す。警告が特定の期間表示された後、低バッテリー電圧障害は、装置２のソフトシャットダウンを開始する。例示的な実施形態において、図３の経過時間において示されるように、特定の期間は、６０分である。言いかえれば、バッテリーが６０分以内に適切に充電されなければ、装置２のシャットダウンが開始される。図示される例示的な実施形態に対して、線４０２は、４度の温度変化を表わし、線４０４は、１２度の温度変化を表わし、線４０６は、２４度の温度変化を表わし、線４０８は、５０度の温度変化を表わす。
【００２８】
[0036]あるいは、バッテリー電圧が特定の期間にしきい値を上回って上昇する場合、警告は、解除され、障害は、解消される。図示される例示的な実施形態に対して、線４１２は、４度の温度変化を表わし、線４１４は、１２度の温度変化を表わし、線４１６は、２４度の温度変化を表わし、線４１８は、５０度の温度変化を表わす。
【００２９】
[0037]バッテリー電圧しきい値は、バッテリーの温度によって影響を受ける。しかしながら、バッテリーのすぐ近くに温度センサーが設けられていない場合は、制御パネルの温度を使用することができる。そのような事例では、装置が稼働していない場合、制御パネルおよびバッテリーの内部温度は、ほぼ同一の温度に等しくなることが仮定されている。したがって、ユニットが稼働していない間は、このしきい値が始動禁止監視電圧として使用される。しかしながら、稼働している間は、制御パネルの温度が、ドリフトするのに十分な時間を有して、面倒な警告を引き起こす前に、バッテリーは、最低のしきい値を上回る充電を行う。
【００３０】
[0038]図５を参照すると、例示的な実施形態において、予期される周囲温度範囲に対するバッテリー電圧しきい値が示されている。直線補間または曲線当てはめを使用して示された他の温度でのしきい値を判定する。
【００３１】
[0039]面倒な問題を経験する可能性があるサイトの要求によりよく応じるために、バッテリー電圧しきい値は、サービスレベルのアクセスによって、バッテリーの測定電圧範囲内で調整可能である場合がある。
【００３２】
[0040]監視システムは、装置から切断されたバッテリーを検出することができなければならない。そのような切断は、限定されないが、開放切断、溶断ヒューズ、切断されたワイヤ、または他のバッテリー問題に起因することがある。監視システムは、制御パネルへの入力部における電圧を測定する。したがって、バッテリーが装置から切断された場合、監視システムによって測定される電圧は、ＵＰＳによって出力される充電電圧のみである。
【００３３】
[0041]ＵＰＳから出力される充電電圧は、バッテリーが切断されている場合は、バッテリーが接続され、充電している場合と比べて、著しく異なる。バッテリーが接続されている状態では、充電電圧は、時間とともに安定している。切断された場合は、電圧は、規定されたまたは著しい振幅で１分当たり数回上下にバウンスする。図示される例示的な実施形態において、図６に示されるように、振幅は、およそ１ボルトである。バッテリーが接続されているか切断されているかどうかを適切に判定するために、監視システムは、規定された期間にわたって振幅読み取り値を監視し、またはサンプリングする。図示される例示的な実施形態において、規定された期間は、１０秒である。規定された期間に、最小電圧と最大電圧の差が規定された変動よりも大きい場合、サンプルは、記録され、保存される。図示される実施形態において、規定された変動は、０．５ボルトである。４つの連続したサンプルに対して規定された変動を超える場合に、障害が表示され、切断されたバッテリーを示す。
【００３４】
[0042]装置が稼働していない間に障害が起きた場合、システムは、障害が解消するまたは解消されるまで、装置が始動するのを禁じるまたは阻止する。充電電圧が規定された期間予期された範囲内で安定している場合、障害は、サービスレベルのアクセスによって手動で解消することができる。図示される例示的な実施形態において、規定された期間は、６０秒である。
【００３５】
[0043]装置が稼働している間に障害が起きた場合、警告が表示され、切断されたバッテリーを示す。警告が特定の指定された期間表示された後、バッテリー切断障害は、装置２のソフトシャットダウンを開始する。例示的な実施形態において、１０分が指定された期間である。充電電圧が規定された期間予期された範囲内で安定している場合、障害は、サービスレベルのアクセスによって手動で解消することができる。図示される例示的な実施形態において、規定された期間は、６０秒である。
【００３６】
[0044]加えて、装置が稼働しているか稼働していないかにかかわらず、バッテリーが切断される場合、通常典型的な充電電圧範囲を上回る電圧ピークが存在する。バッテリー電圧がしきい値レベル、すなわち図示される例示的な実施形態対して１６ボルトを上回る場合、バッテリー接続をチェックするように警告が表示される。この警告は、切断されたバッテリー障害につながる４つの連続したサンプルに向かう最初のサンプルとしてカウントされる。
【００３７】
[0045]装置に対する電力が失われた場合、監視システムは、バッテリーの健康状態を判定するためにバッテリー電圧を監視する。図示される例示的な実施形態において、バッテリー電圧とバッテリーレベル（残留する％Ａｈ）との関係を示す図７に示されるように、バッテリーに対する負荷は、浮揚中は５００〜６００Ｗであり、一方非浮揚中は約２００Ｗで、制御パネルにのみ電力を供給していると判定された。
【００３８】
[0046]図７は、サイクル間でバッテリーが充電できないようにした状態での浮揚負荷と非浮揚負荷との間のサイクリングを示す。この試験は、初めに装置に対して室温で、次いでベンチ試験に対して最小の規定された周囲温度、すなわち、図示される実施形態に対しては摂氏４度で行われた。結果は、温度は、バッテリーに負荷がかけられている間は、あまり影響を及ぼさず、バッテリーが充電している間は、影響を及ぼすことを示している。これは、温度とともに変化しない低電圧限界の使用を支持する。図示される例示的な実施形態に対して、線７０２は、室温での装置を表わし、線７０４は、摂氏４度での装置を表わす。
【００３９】
[0047]図８に示されるように、例示的な実施形態に対して、バッテリー電圧が低バッテリー電圧限界（例示的な実施形態に対して１０．５ｖ）未満に低下し、図示される実施形態に対してもはや全体の負荷を支持しなくなる前に、ほぼ１００回の負荷サイクルが可能である。図示される例示的な実施形態に対して、線８０２は、電力を表わし、線８０４は、サイクルカウントを表わし、線８０６は、バッテリー電圧を表わす。バッテリー負荷の変化は、バッテリー電圧を変化させるが、制御設計を簡略化するために単一の低電圧限界が使用される。浮揚および非浮揚電圧限界の最悪のケースが使用される。一般に、バッテリーがまだ規定された数の負荷サイクル、例えば、限定されることなく、少なくとも４回の負荷サイクルに耐えるのに十分なチャージを有する、低バッテリー電圧限界が設定される。これによって、バッテリー間および状態間でばらつきがあったとしてもユニットは、確実に保護される。
【００４０】
[0048]図９は、図８の低バッテリー電圧限界に近づくときのタイムラインを示す。このデータに基づいて、図示される例示的な実施形態に対して、限定されないが１１．０ｖなどの低バッテリー電圧限界が設定される。しかしながら、この限界は、管理レベルのアクセスによって、図示される例示的な実施形態に対して、例えば、限定されないが、１０．５Ｖから１２．０ｖまで調整可能であってもよい。図示される例示的な実施形態に対して、線９０２は、バッテリー電圧を表わし、線９０４は、バッテリー電圧を表わし、線９０６は、電力を表わし、線９０８は、サイクルカウントを表わし、線９１０は、経過時間を表わす。
【００４１】
[0049]一般に、バッテリーが装置に電力を供給している間に、バッテリー電圧が規定されたしきい値を下回る場合、障害が表示され、低バッテリー電圧を示す。
[0050]一旦ユニット電力が印加され、バッテリーが充電中になると、バッテリー電圧が上記したようにしきい値を上回りさえすれば、手動で障害を解消することができる。あるいは、障害は、バッテリー健康状態試験が首尾よく行われるのを受けて解消されてもよい。
【００４２】
[0051]バッテリー障害または警告が起きた場合、バッテリー健康状態試験を行い、バッテリーが機能しているか、またはバッテリーが置き換えられるべきかどうかを判定することができる。この試験は、停電事象に耐えるのに十分な健康状態がバッテリーに残されていることを保証するために、知られている負荷がかかっている間に、バッテリー電圧を監視するビデオグラフィック制御パネルによって開始される手動の手順である。試験は、サービスアクセスのレベルによって利用可能である。
【００４３】
[0052]ユーザは、制御パネルのビデオディスプレイのスクリーン上のボタンを押すことによって、バッテリー健康状態試験を開始する。この試験を開始するためには、装置は、稼働していてはならず、安全停止スイッチは、開いていなければならない。ユーザは、装置への主電源を切断するようにビデオディスプレイによって指示され、停電中にそうであるように、バックアップバッテリーに装置に電力を供給させる。ユーザは、手動で電力を切断しなければならない。一旦制御パネルが、電力がバッテリーによって供給されたことを検出すると、制御パネルは、規定された期間、すなわち、図示される例示的な実施形態に対しては６０秒、磁気軸受圧縮機に浮揚するように命じる。試験全体にわたって、監視システムは、監視システムが停電事象中にバッテリー電圧を監視するのと同一のやり方でバッテリー電圧を監視し、バッテリー電圧が、確実に低バッテリー電圧限界未満に低下しないようにする。
【００４４】
[0053]この試験に対しては、試験が行われる時間に余裕を持たせるために、電力損失休止時間を（例示的な実施形態に対しては１０分に）増加させなければならない。
[0054]電圧が下限未満に低下する場合、試験は、失敗し、バッテリーは、置き換えられ、または検査されるべきである。電圧、ヒューズ、切断、またはその他の理由によりシャットダウンが起きる場合、試験は、失敗し、次の電源投入時に障害が表示され、バッテリー健康状態試験が失敗したことを示す。この障害は、首尾よくいくバッテリー健康状態試験を実行することによって解消することができる。
【００４５】
[0055]あるいは、電圧が試験中に下限を上回ったままである場合は、制御パネルは、バッテリーが試験に合格したことを示すメッセージを表示する。
[0056]制御パネルは、残りの試験に対して軸を浮揚さないように磁気軸受圧縮機に命令する。完了すると、制御パネルは、手動で主電源を装置に再度接続するようにユーザに命じる。一旦電源が接続されると、制御パネルは、バッテリー健康状態試験が完了しているというメッセージを表示することができる。
【００４６】
[0057]主電源が設定時間（例示的な実施形態に対しては５分）以内に再度接続されない場合、警告が表示され、試験が失敗し、やり直す必要があることを示す。電力損失休止タイマーが時間切れになる場合、制御パネルは、シャットダウンに使用されるのと同一の障害を表示し、この障害は、首尾よくいくバッテリー試験を実行することによって解消され得る。バッテリー電圧が、非浮揚後に、および主電源が再度接続されるのを待つ間に、低バッテリー電圧限界未満に低下する場合、警告が表示され、試験が失敗したことを示す。
【００４７】
[0058]電力損失事象中に回転している間に、軸受が軸を落とす場合、これは、軸受、磁気軸受圧縮機、制御パネル、または配線に何か不具合が生じていることの指標である。これらのランディングをカウントするための方法が提供される。ランディングカウントが許容量を上回って増加する場合、ランディング障害が表示されるべきであり、装置が再び始動する前に、手動による解消が必要である。バッテリー電圧が充電しきい値未満で、上記したように、そのような問題が改善されない場合は、この障害は、手動による解消が許容されるべきではない。
【００４８】
[0059]ランディングカウントが再発生する場合は、磁気軸受圧縮機の電力パネルシステムの障害があることを示す障害が現れ、管理レベルのアクセスに解消すること要求する。バッテリー電圧が充電しきい値未満である場合、限定されないが、過去２４稼働時間内に３つのランディングがカウントされる、または過去３０００稼働時間内に１０のランディングがカウントされるときなどの、他の基準に遭遇した場合は、その障害は、手動による解消が許容されるべきではない。
【００４９】
[0060]本発明は、ＵＰＳがバッテリー状態を監視しない、またはバッテリー状態を制御パネルに提供しない場合に、有益である。本発明は、装置に特有の決められた限界によって知られている負荷でバックアップバッテリーの状態を監視する信頼性のあるコスト効率の良い方法を提供し、それによって、制御パネルにフラグ障害および警告を伝達する。そうすることで、停電が起きた場合に装置を保護するのに十分なバックアップ電力がない場合に、装置は、継続的な動作を禁じられ、または阻止され、それによって、装置のタッチダウン軸受および軸に対する過度の摩耗を阻止する。
【００５０】
[0061]本発明は、好ましい実施形態を参照して記載されているが、添付の特許請求の範囲において規定されるような本発明の、発明の趣旨および範囲から逸脱せずに、様々な変更が行われてもよいこと、および均等物がそれらの要素の代わりに用いられてもよいことを当業者は理解されるであろう。特に、本発明は、その趣旨または本質的特質から逸脱することなく、他の特定の形態、構造、装置、比率、サイズにおいて、ならびに他の要素、材料、および構成要素を用いて具現化されてもよいことが当業者には明らかであろう。当業者は、本発明が、本発明の原理から逸脱せずに、特定の環境および動作要求に特に適した、構造、装置、比率、サイズ、材料および構成要素の多くの変更形態と共に使用されてもよく、さもなければ、本発明の実施において使用されてもよいことを認識されるであろう。したがって、ここに開示された実施形態は、すべての点で限定的ではなく、例示的であると考えられるべきであり、本発明の範囲は、添付された特許請求の範囲によって規定され、前述の記載または実施形態には限定されない。
なお、本願発明の実施例には、以下の態様を含むが、これに限定されない：
［発明５］
磁気軸受(magnetic bearing)遠心(centrifugal)圧縮機用のバックアップバッテリーを監視する方法であって、
バッテリーバックアップのバッテリーレベルに適用可能なしきい値電圧の値を確立するステップ、
前記バッテリーバックアップの実電圧を監視するステップ、
前記バッテリーバックアップの前記実電圧を前記しきい値電圧と比較するステップ、
前記磁気軸受遠心圧縮機が動作しており、前記実電圧が規定された期間、前記しきい値電圧未満である場合は、前記磁気軸受遠心圧縮機のソフトシャットダウンを開始するステップ、
前記磁気軸受遠心圧縮機が動作しておらず、前記実電圧が前記しきい値電圧未満である場合は、前記磁気軸受遠心圧縮機が始動するのを阻止するステップ、および
前記実電圧が前記しきい値電圧よりも大きい場合は、前記磁気軸受遠心圧縮機が動作を継続するまたは動作を開始することができるようにするステップ、
を含み、
前記バッテリー電圧が前記しきい値未満であり、前記磁気軸受遠心圧縮機が動作している場合、低バッテリー電圧を示す警告を表示するステップ、および
前記警告が前記規定された期間表示された後、前記磁気軸受遠心圧縮機の前記ソフトシャットダウンを開始するステップ、
をさらに含み、
前記バッテリー電圧が前記規定された期間に前記しきい値を超えて上昇する場合、前記警告を解除するステップ、および
前記規定された期間をその初期設定にリセットするステップ、
をさらに含む、方法。
［発明１４］
磁気軸受(magnetic bearing)遠心(centrifugal)圧縮機用のバックアップバッテリーを監視する方法であって、
バッテリーバックアップのバッテリーレベルに適用可能なしきい値電圧の値を確立するステップ、
前記バッテリーバックアップの実電圧を監視するステップ、
前記バッテリーバックアップの前記実電圧を前記しきい値電圧と比較するステップ、
前記磁気軸受遠心圧縮機が動作しており、前記実電圧が規定された期間、前記しきい値電圧未満である場合は、前記磁気軸受遠心圧縮機のソフトシャットダウンを開始するステップ、
前記磁気軸受遠心圧縮機が動作しておらず、前記実電圧が前記しきい値電圧未満である場合は、前記磁気軸受遠心圧縮機が始動するのを阻止するステップ、および
前記実電圧が前記しきい値電圧よりも大きい場合は、前記磁気軸受遠心圧縮機が動作を継続するまたは動作を開始することができるようにするステップ、
前記軸が電力損失(power loss)事象中に回転している間に、軸受が前記磁気軸受遠心圧縮機の軸を落とす(drop a shaft)回数を監視するステップ、
軸受が前記磁気軸受遠心圧縮機の軸を落とす前記回数をカウントするステップ、
軸受が前記磁気軸受遠心圧縮機の軸を落とす前記カウントされた前記回数を、軸受が前記磁気軸受遠心圧縮機の軸を落とす規定されたしきい値の回数と比較するステップ、
軸受が前記磁気軸受遠心圧縮機の軸を落とす前記カウントされた回数が、軸受が前記磁気軸受遠心圧縮機の軸を落とす前記規定されたしきい値の前記回数よりも大きい場合に、障害を表示するステップ、および
そのような障害が解消されるまで前記磁気軸受遠心圧縮機が始動するのを阻止するステップ、
を含む、方法。
［発明２０］
磁気軸受遠心圧縮機用のバックアップバッテリーを監視する方法であって、
前記軸が電力損失事象中に回転している間に、軸受が前記磁気軸受遠心圧縮機の軸を落とす回数を監視するステップ、
軸受が前記磁気軸受遠心圧縮機の軸を落とす前記回数をカウントするステップ、
軸受が前記磁気軸受遠心圧縮機の軸を落とす前記カウントされた前記回数を、軸受が前記磁気軸受遠心圧縮機の軸を落とす規定されたしきい値の回数と比較するステップ、
軸受が前記磁気軸受遠心圧縮機の軸を落とす前記カウントされた回数が、軸受が前記磁気軸受遠心圧縮機の軸を落とす前記規定されたしきい値の前記回数よりも大きい場合に、障害を表示するステップ、および
そのような障害が解消されるまで前記磁気軸受遠心圧縮機が始動するのを阻止するステップ、
を含む、方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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