(57)【要約】  冷却システム（１０１４）におけるモータクーリング回路を有する圧縮機モータ（１７０）の温度を制御するための方法および装置が提供される。モータクーリング回路は、凝縮器と圧縮機モータとの間の流体連通を提供する第２の膨張弁（１０４３）を含む。圧縮機モータ（１７０）は、第１の膨張弁（１０４０）の下流と圧縮機入口との間で冷却回路（１０１４）と流体連通している。冷媒が冷却流体としてモータクーリング回路に提供される。一次ＰＩＤループ（４０２）および二次ＰＩＤループ（４１４）が、モータ（１７０）への冷媒の温度および流れを制御するために使用される。【選択図】図５
2016537601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータクーリング回路を有する圧縮機モータ（１７０）の温度を制御するための方法であって、前記圧縮機モータ（１７０）は冷却回路（１０１４）にあり、
前記冷却回路（１０１４）は、モータ（１７０）を有する圧縮機（１０２０）と、前記圧縮機（１０２０）と流体連通している凝縮器（１０３０）と、前記凝縮器（１０３０）と流体連通している第１の膨張弁（１０４０）と、前記第１の膨張弁（１０４０）と流体連通しておりかつ前記圧縮機（１０２０）と流体連通している蒸発器（１０５０）とを備え、
前記モータクーリング回路が前記凝縮器（１０３０）および前記圧縮機モータ（１７０）と流体連通している第２の膨張弁（１０４３）を備え、前記圧縮機モータ（１７０）がさらに前記第１の膨張弁（１０４０）の下流と圧縮機入口との間で前記冷却回路（１０１４）と流体連通しており、前記圧縮機モータ（１７０）が巻線を有する固定子（１７６）と、モータハウジング（１７４）内に装着される回転子（１７８）とをさらに含み、冷媒流体が前記凝縮器（１０３０）から前記モータクーリング回路に冷却流体として前記第２の膨張弁（１０４３）を通って提供される、方法において、
一次ＰＩＤループ（４０２）であって、モータハウジング面上に装着される圧縮機モータハウジング温度センサと、前記モータハウジング温度センサと連通している第１のＰＩＤ制御器（４０４）であって、さらにモータハウジング温度設定点がプログラムされる第１のＰＩＤ制御器（４０４）とを含む一次ＰＩＤループ（４０２）を提供するステップと、
二次ＰＩＤループ（４１２）であって、前記固定子巻線上に装着される固定子巻線温度センサと、前記第２の膨張弁（１０４３）および前記第１のＰＩＤ制御器（４０４）と連通している第２のＰＩＤ制御器（４１４）であって、さらに固定子巻線温度設定点がプログラムされる第２のＰＩＤ制御器（４１４）とを含む二次ＰＩＤループ（４１２）を提供するステップと、
前記第２のＰＩＤ制御器（４１４）に固定子巻線温度を示す信号を提供するステップと、
前記第１のＰＩＤ制御器（４０４）にモータハウジング温度を示す信号を提供するステップと、
前記固定子巻線温度が前記固定子設定点温度から変化したとき、前記第２のＰＩＤ制御器（４１４）から前記第２の膨張弁（１０４３）に前記モータクーリング回路への冷媒流を調整する信号を提供するステップと、
前記第１のＰＩＤ制御器（４０４）から前記第２のＰＩＤ制御器（４１４）への信号であって、前記固定子巻線温度設定点を再プログラムする信号を提供するステップであって、前記固定子巻線温度設定点は、前記モータハウジング温度を示す前記モータハウジング温度センサからの信号、および前記モータクーリング回路への冷媒流の結果としての前記モータハウジング温度設定点からの前記モータハウジング温度センサの相違に基づいて前記第１のＰＩＤ制御器（４０４）によって動的に計算される、ステップとを特徴とする方法。
【請求項２】
モータを有する圧縮機（１０２０）を備える冷却回路（１０１４）を提供する前記ステップが、遠心圧縮機、スクリュー圧縮機およびスクロール圧縮機からなる群から選択される圧縮機を提供するステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
巻線を有する固定子（１７６）と、モータハウジング（１７４）内に装着される回転子（１７８）とを含む前記圧縮機モータ（１７０）を含むモータクーリング回路を提供する前記ステップが、前記ハウジング（１７４）内にかつ前記ハウジング（１７４）と前記固定子（１７６）との間に位置決めされるスペーサ（１８０）をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記モータハウジング（１７４）が、冷媒のための、モータ入口から前記モータハウジング（１７４）を貫く流体通路を提供する螺旋環（１８２）をさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記スペーサ（１８２）が高熱伝導材料を備える、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
モータクーリング回路を提供する前記ステップが、前記冷却回路（１０１４）と第１の流体連通をして冷媒液体を前記蒸発器（１０５０）に提供しかつ前記冷媒回路（１０１４）と第２の流体連通をして冷媒ガスを前記蒸発器（１０５０）に提供するモータクーリング回路をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第２のＰＩＤ制御器（４１４）に前記固定子巻線温度を示す信号を提供する前記ステップが、前記固定子巻線上に装着される温度センサからの固定子巻線温度である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第２のＰＩＤ制御器（４１４）に前記固定子巻線温度を示す信号を提供する前記ステップが、固定子巻線アンペア値計によって測定される、前記固定子巻線によって使用されるアンペア値である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
冷却システム（１０１４）における圧縮機モータを冷却するためのシステムであって、
前記冷却システムは、モータハウジング（１７４）内に位置決めされる固定子（１７６）および巻線をさらに備えるモータ（１７０）によって駆動される圧縮機（１０２０）と、前記圧縮機（１０２０）と流体連通している凝縮器（１０３０）と、前記凝縮器（１０３０）と流体連通している第１の膨張弁（１０４０）と、前記第１の膨張弁（１０４０）と流体連通しておりかつ前記圧縮機（１０２０）と流体連通している蒸発器（１０５０）と、前記凝縮器（１０３０）および前記圧縮機モータ（１７０）と流体連通している第２の膨張弁（１０４３）をさらに含むモータクーリング回路とを有し、
前記圧縮機モータがさらに前記第１の膨張弁（１０４０）の下流と圧縮機入口との間で前記冷却システム（１０１４）と流体連通している、システムにおいて、
一次ＰＩＤループ（４０２）であって、前記モータハウジングの面上に装着される圧縮機モータハウジング温度センサと、モータハウジング温度設定点がプログラムされかつ前記モータハウジング温度センサと連通している第１のＰＩＤ制御器（４０４）とを含む一次ＰＩＤループ（４０２）と、
二次ＰＩＤループ（４１２）であって、固定子巻線温度測定インジケーターと、前記第２の膨張弁（１０４３）および前記第１のＰＩＤ制御器（４０４）と連通している第２のＰＩＤ制御器（４１４）とを含み、前記第２のＰＩＤ制御器（４１４）は、さらに固定子巻線温度測定インジケーター設定点がプログラムされる、二次ＰＩＤループ（４１２）と、
前記固定子巻線温度が前記固定子巻線温度インジケーター設定点から変化したことを前記固定子巻線温度測定インジケーターが示すとき、前記第２のＰＩＤ制御器（４１４）が、前記固定子巻線温度測定インジケーターからの信号に応答して前記第２の膨張弁（１０４３）と連通して前記モータクーリング回路への冷媒の流れを調整することと、
前記第１のＰＩＤ制御器（４０４）が前記モータハウジング温度センサおよび前記第２のＰＩＤ制御器（４１４）と連通し、前記第１のＰＩＤ制御器（４０４）が第２のＰＩＤ制御器（４１４）の前記固定子巻線温度インジケーター設定点を、前記モータハウジング（１７４）の温度およびそれの前記モータクーリング回路への冷媒流の結果としての前記モータハウジング温度設定点からの相違に基づいて再プログラムすることとをさらに特徴とするシステム。
【請求項１０】
前記固定子巻線温度測定インジケーターが、前記固定子巻線によって使用される電流を測定するアンペア値センサである、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記固定子巻線温度測定インジケーターが、前記巻線上に装着される温度センサである、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記圧縮機モータが、前記モータハウジングと前記固定子との間に位置決めされるスペーサをさらに含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記モータハウジングが、冷媒のための通路として、前記固定子（１７６）と向かい合う螺旋環（１８２）をさらに含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記モータクーリング回路が、前記蒸発器（１０５０）と連通している液体出口であって、前記蒸発器（１０５０）に液体冷媒を提供する液体出口をさらに含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
前記モータクーリング回路が、前記固定子（１７６）とモータ回転子（１７８）との間の環（２０２）と、前記蒸発器（１０５０）と連通している通気穴とをさらに含み、冷媒が環（２０２）を通過して前記蒸発器（１０５０）に戻る前にさらなるモータクーリングを提供する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
冷却システム（１０１４）における圧縮機モータを冷却するためのシステムであって、
前記冷却システムは、モータハウジング（１７４）内に位置決めされる固定子（１７６）および巻線をさらに備えるモータ（１７０）によって駆動される圧縮機（１０２０）と、前記圧縮機（１０２０）と流体連通している凝縮器（１０３０）と、前記凝縮器（１０３０）と流体連通している第１の膨張弁（１０４０）と、前記第１の膨張弁（１０４０）と流体連通しておりかつ前記圧縮機（１０２０）と流体連通している蒸発器（１０５０）と、前記凝縮器（１０３０）および前記圧縮機モータ（１７０）と流体連通している第２の膨張弁（１０４３）をさらに含むモータクーリング回路とを有し、
前記圧縮機モータがさらに前記第１の膨張弁（１０４０）の下流と圧縮機入口との間で前記冷却システム（１０１４）と流体連通している、システムにおいて、
前記膨張弁（１０４３）と連通している制御出力選択器（５３０）と、
モータ温度システム（５０６）であって、前記制御出力選択器と連通している前記凝縮器と前記蒸発器との間の圧力差を監視する冷却システム圧力センサと、前記モータハウジングの面上に装着されるモータハウジング温度センサと、固定子巻線上に装着される固定子巻線温度センサとを含むモータ温度システムと、
前記モータ温度システムの前記固定子巻線温度センサおよび前記モータハウジング温度センサと連通しているカスケードＰＩＤ制御器（５０４）であって、さらに前記制御出力選択器（５３０）と選択連通しており、さらに固定子巻線温度設定点がプログラムされるカスケードＰＩＤ制御器と、
前記モータ温度システムの前記モータハウジング温度センサと連通している独立型ＰＩＤ制御器（５１４）であって、さらに前記制御出力選択器（５３０）と選択連通しており、カスケードＰＩＤ制御器がさらにモータハウジング温度設定点がプログラムされる、独立型ＰＩＤ制御器と、
第１のＰＩＤループ（５０２）であって、前記モータ温度システム（５０６）、前記独立型ＰＩＤ制御器（５１４）および前記カスケードＰＩＤ制御器間に連通を提供する第１のＰＩＤループ（５０２）と、
第２のＰＩＤループ（５１２）であって、前記モータ温度システム（５０６）と前記カスケードＰＩＤ制御器（５０４）との間に連通を提供する第２のＰＩＤループ（４１２）と、
前記制御出力選択器が、前記冷却圧力センサによって測定される圧力に基づいて、前記カスケードＰＩＤ制御器（５０４）および前記独立型ＰＩＤ制御器（５１４）との間に選択可能な連通を提供することとをさらに特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、概してモータ温度の制御のためのシステムを対象とし、より詳細には冷却されるモータにおける圧縮機モータハウジング温度の制御を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
[0002]圧縮機設計の最近の変化は、モータ温度が制御される方法の変化の必要性を示唆している。モータ温度の制御のための過去の方法は、システムモータ温度を制御するために比例積分微分（ＰＩＤ）制御システムを使用してきた。従来のＰＩＤ制御システムは、システムモータ温度を制御するためにモータハウジングの温度を監視する。従来のＰＩＤ制御システムは、温度が予め選択される設定点を超えるとモータを冷却するためにモータ内へ冷却材を提供する弁を制御するために使用される。一システムでは、モータは圧縮機を作動させるために使用され、そして冷却材は冷媒である。弁が電子膨張弁（ＥＥＶ）であると、弁は作動すると液体冷媒を膨張させて冷媒の圧力および温度を低下させ、その結果ミストが冷却する目的でモータに入る。ＰＩＤ制御システムは、予め選択される設定点に到達するかどうか判断するためにモータハウジングの温度を監視し、そして設定点に到達すると、弁の開放のために信号を送り、また温度が設定点未満であると、弁を閉じ、それによってモータ内への冷却流体の流れを制限する。
【０００３】
[0003]圧縮機設計の最近の進歩は、より大きい圧縮機という結果になった。これらのより大きい圧縮機は、結果としてより大きいモータハウジングをもつより大きいモータを有する。より大きいモータはまたモータによって発生される熱の増加という結果になった一方で、より大きいモータハウジングに加えられた追加の質量はモータシステムの熱容量を増加させた。加えて、これらの圧縮機設計のいくつかは動作中に回転子の釣合いをとるために電磁（ＥＭ）軸受を組み込んだが、それらはモータハウジング内で追加の熱を発生させる。いくつかの設計では、モータハウジングのために使用される材料が変わった。こうして、より小さいアルミニウムまたはアルミニウム合金モータハウジングがより大きい鋳鉄モータハウジングで置き換えられたそれらの設計では、モータハウジングの質量が変化しただけでなく、ハウジングの熱伝導率も変化しており、アルミニウムおよびアルミニウム合金ならびに銅および銅合金モータハウジングは鋳鉄モータハウジングよりも高い熱伝導率を有する。一般に、鋳鉄はまたアルミニウムよりも低い、２分の１の比熱容量を有する。これは、同じ材料質量および同じ入熱を有するシステムに関しては、鋳鉄ハウジングはアルミニウムハウジングの約２倍の速度で温度が上昇するだろうことを意味する。明らかに、より大きいモータ、すなわちより低い熱伝導率をもつ材料から作られるより大きいモータハウジングを有し、かつＥＭ軸受などの追加の熱源を組み込むシステムは、モータハウジング温度の変化に基づく冷却への反応が乏しいだろう。ここで使用されるように、熱伝導率、部品（モータハウジング）質量、部品質量の比熱容量および部品内で発生される熱の組合せが、本明細書でシステムの熱慣性に言及するために使用される。より大きい鋳鉄モータハウジングおよびより大きいモータを活用する最近の圧縮機の進歩は、それらのより遅い加熱および冷却速度のため、本明細書で高熱慣性システムと定義され、またＥＭ軸受を含んでもよく、その一方でアルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅モータハウジング、小さい鋳鉄モータハウジングを活用するより小さいモータおよび機械軸受を活用する先行技術のシステムは、本明細書で低熱慣性システムと定義され、これらは高慣性および低慣性システムで同一の冷却設計が活用される場合、冷却により反応する傾向がある。２つのシステムが同じ質量を有するが、鋳鉄およびアルミニウム合金など、モータハウジングのために異なる材料を活用すると、同一のクーリングシステムが活用される場合、低熱慣性システムであるアルミニウム合金システムが温度変化により急速に反応するだろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
[0004]高熱慣性材料の形態のより費用効果的な材料が設計に組み込まれつつモータの大きさが増大するので、必要とされることは、低熱慣性システムにおいて使用される現行の制御方式よりも高い熱慣性を有するシステムにおけるモータ温度の変化により反応する制御方式である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]本発明は、モータによって回転される軸を有するターボ機関を備える。モータは固定子および回転子を含み、回転子はモータハウジング内に存在し、かつ回転子はターボ機関軸に接続される。モータは、ターボ機関内で回転子および取り付けられる軸を心出しするための軸受も含む。モータおよびモータハウジングは、モータハウジング内で循環される流体によって冷却される。本発明において、流体はモータ内へ循環され、かつ電子膨張弁（ＥＥＶ）などの弁によって制御される。ＥＥＶは、弁位置を調整するために信号を提供する制御器によって制御される。本発明において、制御器によって弁に伝送される信号は、制御器に伝送される、測定される測定温度に応答している。
【０００６】
[0006]制御器に伝送される測定温度の少なくとも１つは固定子と関連づけられる。固定子と関連づけられる測定温度は、一次ＰＩＤ制御器によって設定される固定子モータ巻線の巻線温度設定点Ｔｗｉｎｄｉｎｇｓｐｔに対応する固定子制御温度である。固定子制御温度は二次ＰＩＤ制御器によって監視されもし、それはモータハウジングを通る冷却流体の量を調整するＥＥＶの位置を制御する。固定子巻線温度を設定点Ｔｗｉｎｄｉｎｇｓｐｔに至らせるために、冷却流体流はモータハウジングを冷却するだろうし、またはその制限される流れはモータハウジングが加熱するのを許容するだろう。一次ＰＩＤ制御器はモータハウジング温度Ｔｈｏｕｓｉｎｇを監視し、そして適切な巻線温度設定点Ｔｗｉｎｄｉｎｇｓｐｔを判断する。Ｔｈｏｕｓｉｎｇは、熱電対、サーミスタまたは他の温度センサによって測定されるモータハウジングの実際の温度である。Ｔｗｉｎｄｉｎｇｓｐｔは、測定モータハウジング温度およびその設定点に基づいて一次ＰＩＤ制御器によって計算される設定点である。適切な巻線温度設定点Ｔｗｉｎｄｉｎｇｓｐｔを示す信号が、次いで一次ＰＩＤ制御器から二次ＰＩＤ制御器に送られる。固定子巻線温度およびモータハウジング温度は相関されるので、一次ＰＩＤはモータハウジング温度Ｔｈｏｕｓｉｎｇがモータハウジング設定点Ｔｈｏｕｓｉｎｇｓｐｔに接近するのを、二次ＰＩＤの固定子巻線温度設定点Ｔｗｉｎｄｉｎｇｓｐｔを上下させることによって許容し、二次ＰＩＤは次いで固定子を含むモータハウジングへのＥＥＶを通る冷却流体の量を調整する。二次ＰＩＤ制御器が適切に設定されると、両モータハウジング温度Ｔｈｏｕｓｉｎｇおよび固定子巻線温度Ｔｗｉｎｄｉｎｇは一致する設定点または一致しないとしても平衡でまたはその近傍で密に互いに接近するはずである設定点を有するはずである。
【０００７】
[0007]圧縮機モータ内への冷却流体流を制御するための、二次ＰＩＤ制御器による固定子温度Ｔｗｉｎｄｉｎｇの使用は、深冷器水頭が高い場合、システムの高い熱慣性を克服する際に有用である。本明細書で使用される場合、高い深冷器水頭は、凝縮器と蒸発器との間に大きい圧力差があることを意味する。より高い水頭は、ＥＥＶが同じ位置に開かれる場合、より低い水頭と比較するとより多くの冷却冷媒をモータハウジングに押しやり得る。深冷器の水頭は深冷器動作条件によって変化する。水頭が高い場合、固定子温度はモータハウジング温度がそうなるだろうよりもより一層急速にＥＥＶ位置変化に反応するだろう。
【０００８】
[0008]高熱慣性システムでは、モータハウジングは加熱および冷却の結果として遅く反応するので、モータ内への冷却材流を制御するためのモータハウジング温度Ｔｈｏｕｓｉｎｇの使用は、加熱中に高い固定子温度という結果になり得る。そのような高い固定子温度は固定子の動作寿命を短縮し得るので、これは一般に望ましくない。
【０００９】
[0009]その逆に、高熱慣性システムでは、冷却材流がモータハウジングを冷却する際のモータハウジングおよびモータハウジング温度の遅い反応は低オーバーシュートモータハウジング温度という結果になり得るが、そのような低い温度は雰囲気からモータハウジングの外面上への結露という結果になり得るので、それも望ましくない。
【００１０】
[0010]モータハウジング温度Ｔｈｏｕｓｉｎｇを示す信号が、モータハウジング温度センサによって第１のＰＩＤ制御器に提供される。この測定モータハウジング温度は、第１のＰＩＤ制御器によってプログラムされるモータハウジング設定点と比較される。この、予め定められてもよい温度差に基づいて、第１のＰＩＤ制御器は、固定子巻線温度設定点Ｔｗｉｎｄｉｎｇｓｐｔを維持するためかまたはそれを修正するために、第２のＰＩＤ制御器に信号を提供してよいが、固定子巻線温度設定点Ｔｗｉｎｄｉｎｇｓｐｔは、巻線温度をその設定点に制御する結果として、モータハウジング温度Ｔｈｏｕｓｉｎｇを示すモータハウジング温度センサからの信号およびそれのモータハウジング温度設定点Ｔｗｉｎｄｉｎｇｓｐｔからの相違に基づいて第１のＰＩＤ制御器によって動的に計算および必要に応じて修正される。Ｔｗｉｎｄｉｎｇｓｐｔを動的に判断するために使用されるアルゴリズムは、第１のＰＩＤへとプログラムされるファームウェアまたはソフトウェアでよい。
【００１１】
[0011]冷却システムにおけるモータクーリング回路を有する圧縮機モータの温度を制御するためのシステムおよび方法は、前述のシステムの混成でよい。深冷器水頭が高い場合、モータへの冷却流を制御するためのモータ巻線温度およびモータハウジング温度の使用は、ハウジングの熱慣性によりモータハウジング温度を制御する際に有効である。しかしながら、深冷器水頭が低い場合、巻線温度はＥＥＶ位置に反応するにしても遅いので、実際のモータハウジング温度が、モータハウジング温度を制御するためにモータへの冷却流を制御するためにより有効である。ＥＥＶがモータへの冷却材の流れをそれでも制御する一方で、ＥＥＶの制御はモータハウジング温度Ｔｈｏｕｓｉｎｇか、またはモータ巻線温度およびモータハウジング温度によって判断されてよい。
【００１２】
[0012]この状況（低い水頭）では、巻線温度Ｔｗｉｎｄｉｎｇは監視されてカスケード制御の二次ＰＩＤに入力される。モータハウジング温度Ｔｈｏｕｓｉｎｇはカスケード制御の一次ＰＩＤまたは独立型ＰＩＤに入力される。システムはまた凝縮器および蒸発器で圧力を監視するためにセンサを含み、圧力を示す信号が制御システムに送られ、それはまた受信信号に基づいてシステム水頭を監視するためにソフトウェアを含む。制御システムは、水頭差のためのプログラム可能な設定点と同様に水頭差内である予め設定される時間を含む。水頭差が予め設定された時間の間予め設定された設定点を超え、高い水頭を示す場合、制御システムはＥＥＶを制御するためにカスケードＰＩＤ制御を使用する。したがって、ＴｗｉｎｄｉｎｇおよびそれのＴｗｉｎｄｉｎｇｓｐｔとの関係がＥＥＶを通る冷却冷媒の流れを効果的に制御し、またシステムの熱慣性によるシステムの過熱を効果的に排除する。しかしながら、センサからの信号が、水頭差が所定の期間の間プログラム可能な設定点を超えず、カスケード制御が不安定であることがある低水頭状況を示したことを示す場合は、ＥＥＶを通る冷媒の流れを制御するためにＴｈｏｕｓｉｎｇが使用される。この状況では、ＥＥＶを通る冷媒の流れを制御するために独立型ＰＩＤが使用され、その結果ＴｈｏｕｓｉｎｇがＥＥＶを通って流れる冷媒の量を効果的に制御する。
【００１３】
[0013]ＥＥＶおよびモータへの冷媒の冷却流を制御するためにＴｈｏｕｓｉｎｇか、またはＴｗｉｎｄｉｎｇおよびＴｈｏｕｓｉｎｇが使用されるハイブリッドシステムを使用することの利点は、モータ温度の制御が深冷器運転水頭範囲の全範囲にわたって提供されることである。
【００１４】
[0014]ハイブリッドシステムは、深冷器運転水頭が高くて、そしてシステムの熱慣性がモータハウジングの温度を監視することによるモータの適切な温度制御を妨げる場合、固定子巻線温度を使用して圧縮機モータの温度制御を提供する。
【００１５】
[0015]ハイブリッドシステムはまた有利には、深冷器運転水頭が低い場合、モータハウジング温度を使用して圧縮機の温度制御を提供する。
[0016]本発明の他の特徴および利点は、本発明の原理を例を通じて例示する添付の図面と併用される、以下の好適な実施形態のより詳細な説明から明らかだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】[0017]圧縮機を冷却するために凝縮器からの冷媒を活用する冷媒システムのための概略図を表す。
【図２】[0018]図１の冷媒システムの圧縮機のためのモータおよび圧縮機モータと関連づけられる冷却経路を表す。
【図３】[0019]モータ温度を制御するための先行技術のシステムを表す。
【図４】[0020]モータ温度を制御するための本発明の制御システムを表す。
【図５】[0021]モータ温度を制御するためのハイブリッド制御システムを表す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
[0022]本発明は、モータ温度の制御のためのシステムを提供する。特に、システムは、冷媒を利用するモータクーリング回路を使用して圧縮機モータハウジング温度を制御する。システムは、高い熱慣性を有するモータにおいて特に有効である。
【００１８】
[0023]図１は、本発明において使用されるような圧縮機１０２０を活用するクーリングシステム１０１４を表す。スクリュー圧縮機、遠心圧縮機、スクロール圧縮機および往復圧縮機を含むがこれらに限定されない任意の圧縮機が本明細書に記載されるハードウェアの配置および方法によって有利に冷却されてよいので、本発明は特定の種類の圧縮機に限定されない。圧縮機１０２０は冷媒である、ガスとして圧縮機入口に入る作動流体を圧縮し、冷媒ガスが圧縮されるにつれてその温度を上昇させる。加圧高温冷媒ガスは次いで凝縮器１０３０に流れ、そこで高圧冷媒ガスは高圧液体に凝縮される。周知であるように、凝縮流体から熱を除去するために図示されない冷却塔が使用されてよい。冷媒液体は次いで第１の膨張装置１０４０に流れる。本発明において、凝縮器からの冷媒液体の一部は第１の膨張装置には流れない。その代わりに、それは後述されるようにモータを冷却するために使用される。第１の膨張装置１０４０を通って流れる冷媒液体は減圧減温ミストに膨張し、次いで蒸発器１０５０または冷却器に流れる。蒸発器／冷却器は、周知のように、図示されない深冷器をそれと関連づけて有してよく、気体と液体との混合物である冷媒ミストが蒸発器１０５０で蒸発して液体から気体に相変化を経るにつれて、深冷器に循環する流体は冷やされる。冷えた液体は次いで、建物の内部などの空間を冷却するために使用されてよい。代わりに、いくつかのシステムでは、冷却されている空間からの空気の形態の流体が蒸発器１０５０上を通過し、蒸発液体が液体／ミストから気体に相変化するにつれて、直接冷却される。冷媒ガスは圧縮機１０２０に吸い戻され、そしてサイクルは繰り返す。
【００１９】
[0024]凝縮器１０３０からの液体冷媒の一部は、圧縮機モータ１７０を冷却する回路に送られる。図１に表されるように、凝縮器からの液体冷媒は第２の膨張装置１０４３を通って流れ、そこで液体冷媒は低温ミストに変換される。冷媒ミストは次いで圧縮機モータ１７０に送られ、そこでモータを冷却するために使用されるが、ミストの液体部分はそれが蒸発するにつれて圧縮機モータから熱を吸い上げ、相変化を経る。図１に図示されるように、蒸発されないいかなる液体冷媒も圧縮機１０２０のモータ１７０から蒸発器１０５０に送り戻され、そこで蒸発する。圧縮機モータ１７０からの冷媒ガスは、蒸発器１０５０から圧縮機１０２０のガス冷媒入口までの任意の点で冷却回路に戻されてよい。図１では、圧縮機モータ１７０からの冷媒ガスおよび冷媒液体は、別々の線を介して蒸発器１０５０に戻されて図示される。
【００２０】
[0025]本発明によって冷却されてよいようなモータ１７０の横断面図が図２に表される。表されるモータは、たとえば遠心圧縮機を駆動するために使用されてよいモータの典型であるが、そのようなモータは、たとえばスクロール圧縮機およびスクリュー圧縮機などの他の圧縮機を駆動するために使用されるので、モータの使用はそのようには制限されない。モータ１７０は、図１に表される冷却回路１０１４において使用されてよい。モータ１７０はハウジング１７４内に存在する。大きいモータのためのハウジング１７４は最も費用効果的には鉄鋳物である。ねずみ鋳鉄が耐振ハウジングを提供するとはいえ、ねずみ鋳鉄ほど費用効率的ではないものの、延性鉄が使用されてもよい。大きいハウジング部品のための非鉄合金はモータの費用を大幅に増す一方で、機械的性質に劣ることがある。しかしながら、非鉄材料のアルミニウム、銅ならびにアルミニウムおよび銅の合金で作られるハウジングを有するモータは、鋳鉄ハウジングよりも重量が軽いと共に良好な伝熱性を提供してよく、これらの合金を熱応答および熱制御が重要である用途のための好適なエンジニアリング選択肢とする。
【００２１】
[0026]さらに図２を参照すると、ハウジング１７４内には固定子１７６および回転子１７８があり、回転子１７８は固定子１７６内に位置決めされる。固定子１７６は、慣習的に強磁性コア材料、典型的に積層鋼まわりの銅巻線を備える。固定子１７６および回転子１７８はハウジング１７４内に密封されてよい。任意選択のスペーサ１８０がハウジング１７４と固定子１７６との間に位置決めされ、任意選択のスペーサ１８０は、固定子１７６まわりに３６０度延在し、必要に応じて冷却流体（冷媒）流を制限するために使用される円筒である。図１の圧縮機１０２０などの圧縮機が、図２の取り付け位置１８４で回転子１７８に取り付けられてよい。図示されるように、圧縮機１０２０が遠心圧縮機であると、圧縮機の羽根車は、羽根車の軸が回転子の軸と一致するように回転子１７８にボルト締めされてよく、回転子は羽根車軸および羽根車を回す。圧縮機をモータに取り付ける任意の他の公知の方法が使用されてもよい。好適な圧縮機は遠心圧縮機であるけれども、任意の他の回転圧縮機が本発明のモータ１７０とともに使用されてよい。したがって、モータ１７０は、遠心圧縮機設計ばかりでなく特にスクロール圧縮機設計またはスクリュー圧縮機設計との使用法をも見いだすだろう。
【００２２】
[0027]ハウジング１７４は、図２に図示されるように、モータ１７０への入口１７２と流体連通している螺旋環１８２を含み、流体通路を提供する。螺旋環１８２はハウジング内で任意選択のスペーサ１８０と向かい合って延在する。冷媒流体は入口１７２を通ってモータ１７０に入るので、冷媒は螺旋環を通って流れ、スペーサ１８０が存在すれば、ハウジング１７４およびスペーサ１８０両方と接触する。スペーサ１８０が存在しなければ、冷媒流は固定子１７６とも直接接触していてよい。固定子１７６が励磁され、そして冷却材流が作動されると、流動冷媒は作動固定子よりも低い温度であるので、モータハウジング１７４内に流れ込む冷媒は固定子１７６から熱を吸収する。任意選択のスペーサ１８０が活用されるかどうかによって、流動冷媒は固定子１７６に物理的に接触しても、またはしなくてもよい。スペーサ１８０が使用されるかどうかにかかわらず、冷媒ミストの液体部分が気体に変換されるにつれて、冷媒は固定子１７６から熱を吸い上げる。冷媒は固定子積層間の任意の隙間を通って漏れ、それによって漏れ経路が存在しない場合にモータクーリングのために必要とされる量を超過して凝縮器から蒸発器まで冷媒を迂回させることによって圧縮機効率に悪影響を及ぼすことがあるので、スペーサ１８０は、冷媒が固定子１７６を通る永続的な漏れ経路を生じさせることを防止するために使用されてよい。任意選択のスペーサ１８０が活用される場合、螺旋環１８２を通る流動冷媒は代わりにスペーサ１８０に接触するだろうし、これは固定子１７６から冷媒に熱を伝導するだろう。任意選択のスペーサ１８０は好ましくは高熱伝導材料から、言い換えれば、高熱伝導率を有する材料として製作される。銅、アルミニウムおよび銅またはアルミニウムの合金が、任意選択のスペーサのための好適な構造材料である。
【００２３】
[0028]固定子１７６は、上述のように、永久磁石コア、好ましくは鉄ベースの合金または鋼まわりの銅線巻線を備える。任意選択のスペーサ１８０が活用される場合、それは、任意の有効なかつ周知の焼嵌め方法を活用して、焼嵌めによって固定子１７６に取り付けられる。固定子１７６とともにスペーサ１８０は、ハウジング１７４、スペーサ１８０および固定子１７６に係合する位置合わせピン２２２によって、ハウジング１７４に対して回転する、または軸方向に移動することが防止されてよい。位置合わせピン２２２は好ましくは、ハウジングによって形成される圧力境界にわたる冷媒の漏出を防止するためにシールを含む。
【００２４】
[0029]また図２に図示されるのは、モータハウジング１７４に載置される任意選択の電子装置筐体２１２または箱である。電子装置筐体２１２は、電子部品２２０が装着される１つまたは複数の回路基板２１８を収納するか、あるいはそうでなければ電子装置を収容する。モータ１７０が動作中であると、電子部品２２０は、発熱による部品への損傷を防止するために電子装置筐体２１２から除去されなければならない著しい量の熱を発生する。この損傷を防止するために、熱は筐体２１２の底を通って伝導される。熱は筐体２１２の側面を通って伝導されてもよい一方、モータ１７０が搭載される空間それ自体は、周囲の雰囲気からの有効な冷却を妨げる発熱下にあってよい。モータハウジングに載置される電子装置に有効で信頼できる冷却を提供するために、熱は主に筐体２１２を通ってかつハウジング１７４内に向けて冷媒に効率的に伝達されてよい。したがって、典型的である、モータハウジング１７４上への電子装置の載置は高熱慣性モータにさらに別の熱源をもたらす。
【００２５】
[0030]回路基板２１８からハウジング１７４への物理的な熱伝達は任意の数の方法によって達成されてよいが、電子装置筐体２１２内で発生される熱伝達のための究極的な機構は、基板２１８からなど、電子装置筐体２１２からモータハウジング１７４を通って流れる冷媒への伝導によってである。
【００２６】
[0031]水平に搭載されるモータの場合、図２に表されるように、モータハウジング１７４を通過した後に、冷却ミストの一部は液体として残ることがあり、かつモータ空洞１９０の元に重力によって落下するだろう。垂直に搭載される圧縮機の場合、冷媒液体もそれが取り込まれ得る場所に重力によって落下するだろうことが理解されるだろう。液体は次いで液体出口２００に流れる。液体出口２００からの冷媒液体は次いで、蒸発器１０５０と流体連通している接続導管（図示されない）を通って蒸発器１０５０に流れてよい。凝縮器１０３０は冷却回路の高圧側にあり、蒸発器１０５０は冷却回路の低圧側にあり、そして圧縮機モータ１７０を冷却するために流れる冷媒は凝縮器１０３０と蒸発器１０５０の圧力の間の中間圧であるので、凝縮器１０３０と蒸発器１０５０との間の圧力差が冷媒流をモータ１７０を通して押しやる。
【００２７】
[0032]図２では、モータ１７０に残る冷媒は次いで固定子／回転子環２０２を通って吸い上げられるが、それは固定子１７６と回転子１７８との間の隙間である。固定子／回転子環を通過する冷媒は次いで、モータ１７０に装備されていれば、モータハウジング１７４内のＥＭ軸受２０６および機械補助軸受２０４上を通過する。冷媒ガスは次いで通気穴２０８を通過して、好ましくは圧縮機入口から蒸発器１０５０を含んでそこまでのなんらかの入口点で冷媒回路に戻される。
【００２８】
[0033]凝縮器１０３０から膨張装置１０４３を通って、モータ入口１７２を経るモータハウジング内への冷却材流は、モータ温度を制御するために使用される。図３に概略的に記載される先行技術の方法は、モータハウジング温度を監視するためだけに使用される。このシステムは依然として使用され、また低熱慣性システムのためにモータ温度を監視するために有効である。しかしながら、このシステムは、システムの熱慣性が増大するにつれて反応が緩慢になる。モータハウジング上に載置されるセンサなどの温度測定装置が、モータ温度を監視するために使用される。少なくとも１つの温度センサはハウジング１７４の内壁に載置される。この測定温度は別個のＰＩＤ制御システムまたは通常はシステム制御器内のＰＩＤモジュールに提供され、このＰＩＤ制御システムまたはシステム制御器内のモジュールは以下ＰＩＤ制御器と称されかつ図３に６１０と付される。モータハウジングの測定温度ＴｈｏｕｓｉｎｇがＰＩＤ制御器６１０に記憶される所定の温度ハウジング設定点Ｔｈｏｕｓｉｎｇｓｐｔから逸脱すると、ＰＩＤ制御器６１０は、モータハウジング温度Ｔｈｏｕｓｉｎｇをその設定点以下に維持するために、モータ入口１７２内へのＥＥＶ１０４３を通る冷媒流を調整する。冷媒の流れは、測定温度に応じて、無流から最大流まで変化、または中間流量で調節されてよい。Ｔｈｏｕｓｉｎｇｓｐｔは温度公差または温度範囲を含んでよく、公差または温度範囲の高端に到達することによって一旦冷却流が始動されると、温度公差または温度範囲の低端が到達されるまで冷却流は制限されないだろうことが理解されるだろう。これは、ハンチング、つまり短時間間隔の冷却流に至るＥＥＶ１０４３の反復的な周期動作を防止する周知の特徴である。温度公差の低端は、特にモータハウジングが鉄合金を備えるときに腐食に至り得る、モータハウジングの外面上に形成する結露という結果になり得るハウジングの過冷却を防止するために選択される温度である。
【００２９】
[0034]先行技術の方法は低熱慣性システムには十分に機能する一方、高熱慣性システムは予期しない問題を呈する。図３に記載される先行技術の方法が高熱慣性システムにおいて使用される場合、測定モータハウジング温度Ｔｈｏｕｓｉｎｇはシステムの高い熱質量のため正確に遅く上昇する。先行技術のシステムは測定ハウジング温度Ｔｈｏｕｓｉｎｇに応答するため、先行技術の方法におけるＰＩＤ制御器は、Ｔｈｏｕｓｉｎｇが遅く反応するので、遅く応答する。たとえば、モータ負荷が高い場合、システムが高熱慣性システムであると、測定ハウジング温度Ｔｈｏｕｓｉｎｇはシステムの熱質量のために急速には上昇しない。先行技術のシステムにおけるＰＩＤ制御器は、測定ハウジング温度Ｔｈｏｕｓｉｎｇがハウジング設定点温度Ｔｈｏｕｓｉｎｇｓｐｔを達成するときにのみ反応する。モータハウジング設定点Ｔｈｏｕｓｉｎｇｓｐｔが到達されるときまでにＥＥＶ４４３の開放の信号を送ってモータクーリングを開始すると、固定子巻線温度Ｔｗｉｎｄｉｎｇはより高い温度、そしておそらくは望ましくない期間の間許容できない温度に到達しているだろう。さらに、このモータハウジング制御システムは、それをより高速に反応させるためにＰＩＤ利得が増加される、または積分時間が減少されると、不安定になるだろう。
【００３０】
[0035]本発明の方法が図４に記載され、高熱慣性システムに適用される先行技術の温度制御の使用に関する不備を克服する。図４に記載される制御システムは、クーリングシステムが、測定モータハウジング温度変化だけに依存する代わりに、固定子温度変化により急速に反応するのを許容する。
【００３１】
[0036]図４を参照すると、制御システム４００は、第１のＰＩＤ制御器４０４、モータ温度測定システム４０６を含む一次制御ループ４０２、ならびにモータ温度測定システム４０６も活用する、第２のＰＩＤ制御器４１４を含む二次制御ループ４１２を含む。前述のように、第１のＰＩＤ制御器４０４は別個のＰＩＤ制御システムまたはシステム制御器内のモジュールでよい。同様に、第２のＰＩＤ制御器４１４は別個のＰＩＤ制御システムまたはシステム制御器内の別個のモジュールでよい。別の実施形態において、第１のＰＩＤ制御器４０４および第２のＰＩＤ制御器は別個のＰＩＤ制御システム内の別個のモジュールでよい。ＰＩＤ制御器の特定の配置は、本明細書に記載される場合を除いて別個のＰＩＤ制御器が独立して動作する限り、本発明の動作または性能に重大な意味をもたない。
【００３２】
[0037]図４を再び参照すると、制御システム４００は、モータ温度システム４０６の一部として、固定子巻線の温度Ｔｗｉｎｄｉｎｇを測定する温度センサおよびモータハウジング１７４の温度Ｔｈｏｕｓｉｎｇを測定する温度センサを含む。第１のＰＩＤ制御器４０４はモータハウジング温度Ｔｈｏｕｓｉｎｇを監視し、またモータ温度システム４０６の同じ温度センサまたは異なる温度センサもしくは複数のセンサからの測定値を使用してよい。第１のＰＩＤ制御器は一次ループ４０２の一部を形成する一方で、二次ＰＩＤ制御器４１４は固定子巻線の温度Ｔｗｉｎｄｉｎｇを監視し、また二次ループ４１２の一部を形成する。先行技術でのように、モータハウジング温度センサはモータハウジング１７４の内面上に位置決めされる。Ｔｗｉｎｄｉｎｇを測定する固定子巻線温度センサは固定子上にまたは内に装着される。モータハウジング温度センサおよび固定子巻線温度センサいずれか一方もしくは両方が１つまたは複数あってよく、そしてＰＩＤ４０４、４１４はモータ温度センサおよび固定子巻線温度センサいずれか一方または両方の平均温度示度に、あるいはたとえば最高もしくは最低いずれか一方の温度値を測定した単一のモータ温度センサおよび／または固定子巻線温度センサに反応するようにプログラムされ得る。
【００３３】
[0038]動作において、Ｔｗｉｎｄｉｎｇは第２のＰＩＤ制御器４１４によって監視される。第２のＰＩＤ制御器はＴｗｉｎｄｉｎｇをＴｗｉｎｄｉｎｇｓｐｔと連続的に比較する。このシステムでは、第２のＰＩＤ制御器４１４は、モータハウジング入口１７２を通ってモータハウジング１７４に提供される冷媒冷却材の供給を調整するためにＥＥＶ１０４３を制御する。固定子巻線を流れる電流は固定子を急速に加熱するだろうから、特に冷却システムが起動されて、定常状態熱流条件が達成されるまでモータは加熱されるので、ＴｗｉｎｄｉｎｇはＴｈｏｕｓｉｎｇがそうなるだろうよりもより一層急速に上昇するだろう。その結果、第２のＰＩＤ制御器４１４は、冷却のために必要とされる冷媒流を調整するために急速に反応する。冷媒冷却材は、図３に表される先行技術の配置においてよりもより一層急速に固定子巻線温度Ｔｗｉｎｄｉｎｇに応答してモータハウジング１７４内に導入される。加えて、一旦深冷器負荷が、定常状態運転からなど、減少すれば、固定子巻線はより急速に冷却されるだろう。第２のＰＩＤ制御器４１４は固定子冷却に急速に反応し、モータハウジング１７４への冷媒の流れを調整または停止するためにＥＥＶ１０４３を制御する。したがって、Ｔｗｉｎｄｉｎｇを監視する二次ループ４１２は、固定子巻線温度をその設定点Ｔｗｉｎｄｉｎｇｓｐｔの所定の公差以内に維持するために急速に作用する。
【００３４】
[0039]第１のＰＩＤ制御器４０４はモータハウジング温度Ｔｈｏｕｓｉｎｇを監視し続ける。測定ハウジング温度Ｔｈｏｕｓｉｎｇがその設定点Ｔｈｏｕｓｉｎｇｓｐｔでない限り、次いでモータハウジング温度Ｔｈｏｕｓｉｎｇがその設定点Ｔｈｏｕｓｉｎｇｓｐに制御されるようにモータハウジングを冷却する補助的効果を有しつつ、固定子巻線温度Ｔｗｉｎｄｉｎｇをその設定点Ｔｗｉｎｄｉｎｇｓｐｔに制御するために、冷媒冷却材流は第２のＰＩＤ制御器４１４によって制御される。
【００３５】
[0040]了解され得るように、高熱慣性システムでは、本発明の二次ループ４１２は測定Ｔｗｉｎｄｉｎｇに応答して急速に作用する。本発明に記載される手法は全体的なより高速な閉ループ制御を提供すると同時に、制御安定性を維持する。急速冷却の結果として、固定子巻線過熱が防止され得、これは固定子寿命を増加させ得る。同様に、二次ループ４１２による固定子巻線の比較的急速な加熱はモータハウジング１７４の過冷却を防止し、またハウジング上の結露の可能性を低下または実質的に排除するだろう。ＰＩＤ制御器４０４は二次ループ４１２への入力を提供し、かつハウジングが二次ループ４１２の運転によって過冷却または過熱しないように感知ハウジング温度に基づいてＴｗｉｎｄｉｎｇｓｐｔを変更してよい。
【００３６】
[0041]別の実施形態において、二次ループ４１２はモータによって使用されるアンペア値を監視してよい。第２のＰＩＤ制御器４１４は、代わりにまたは加えて、所与のモータ速度および温度でモータによって使用されるアンペア値を監視するようにプログラムされてよい。使用されるアンペア値は固定子の巻線の温度と関連する。モータによって使用されるアンペア値が既知のモータ速度で第２のＰＩＤ制御器内にプログラムされる所定の値を超えると、次いで第２のＰＩＤ制御器は開放して固定子巻線に冷却冷媒を供給するようにＥＥＶ１０４３に信号を送り得る。同様に、アンペア値が所定の値以下であると、ＥＥＶ１０４３は閉鎖して固定子巻線への冷却冷媒の流れを停止するように信号を送られる。システムはまさに上述の通りに機能するが、但し異なる点としては、第２のループ４１２が、巻線の温度の代わりにまたはそれに加えて、巻線によって使用されるアンペア値を監視してそれに応答し、また固定子巻線によって使用されるアンペア値の変化、巻線温度の変化、またはその両方の１つに応答してＥＥＶに信号を送り、第２のＰＩＤ制御器４１４が、アンペア値または温度の第１の設定点が越えられると、それに反応することである。
【００３７】
[0042]図５に図示される、別の実施形態において、全深冷器運転水頭範囲にわたって圧縮機モータの有効な温度制御を提供する温度制御方式が記載される。図４に表される温度制御方式は多くの用途で有用であるが、冷却システム、特に遠心圧縮機を活用しかつ深冷器システムを組み込むものは、図４に図示されるような温度制御方式を活用することで、時にはいくつかの制御問題を経験する。圧縮機が全負荷で作動しており、高い深冷器水頭が発生する高温条件においてなどの、高負荷条件下で、深冷器負荷が増大している状況では、Ｔｗｉｎｄｉｎｇはそうでなければ高負荷条件下でモータの過熱に至りかねない固定子温度変化に急速に反応するので、固定子巻線の温度Ｔｗｉｎｄｉｎｇを監視し、このパラメータを使用してモータハウジング温度を制御することは適切である。しかしながら、低負荷条件下では、圧縮機は全容量で作動することを必要とされない。これらの低負荷条件では、冷却負荷が減少するにつれて、圧縮機圧力は、たとえば遠心圧縮機における圧縮機サージを防止するために低下される。低下圧力はより低い電力消費という結果にもなる。高熱慣性システムでは、負荷が低下されてより低い電力消費という結果になると、システムは、追加の冷却が殆どまたは全くない低電力で作動する圧縮機から生じる熱放散を扱うことができる。この状況では、モータハウジング冷却を制御するために図４に表されるようなカスケードシステムにおいて固定子巻線温度Ｔｗｉｎｄｉｎｇを活用することは、不安定な冷却制御という結果になることがあり、かつモータハウジングの過冷却に至ることがある。
【００３８】
[0043]図５における制御システムは２つの制御器、すなわち独立型ＰＩＤ制御器５１４およびカスケードＰＩＤ制御器５０４を活用するが、しかしＰＩＤ制御器の配置は図４に表される配置と異なる。独立型ＰＩＤ制御器５１４およびカスケードＰＩＤ制御器５０４両方とも、モータハウジングの温度Ｔｈｏｕｓｉｎｇおよびそれのモータハウジング温度設定点Ｔｈｏｕｓｉｎｇｓｐｔとの関係を監視する。モータハウジングに取り付けられるモータハウジングセンサによって測定されるモータハウジング温度を示す信号が、一次ＰＩＤループ５０２を介して制御器５０４、５１４の各々に伝送される。加えて、カスケードＰＩＤ制御器５０４は、固定子巻線に取り付けられるモータ巻線温度センサによって求められるような固定子巻線の測定温度ＴｗｉｎｄｉｎｇおよびそれのＴｗｉｎｄｉｎｇｓｐｔとの関係も監視する。カスケードＰＩＤ制御器５０４および独立型ＰＩＤ制御器５１４両方とも制御出力選択器５３０と通信している。制御出力選択器は、水頭圧Ｈｐｒｅｓｓ、すなわち凝縮器および蒸発器圧力間の圧力差を示す圧力センサまたはトランスデューサからの信号も受ける。カスケードＰＩＤ制御器５０４、独立型ＰＩＤ制御器５１４および制御出力選択器５３０は図５の制御システムにおける別個の部品として表されるけれども、これらの部品は単一の主制御器またはコンピュータ内でそれらの機能を行う異なるモジュールもしくはプログラムとして組み合わせられてよいことが当業者によって理解されるだろう。
【００３９】
[0044]制御出力選択器５３０はまた、制御出力選択器５３０内にプログラムされる水頭圧設定点Ｈｐｒｅｓｓｓｐｔを含む。水頭圧設定点Ｈｐｒｅｓｓｓｐｔは要望通りに修正されてよい。したがって、制御出力選択器がプログラムを含む（または主制御器内のプログラムである）場合、制御出力選択器プログラムは水頭圧設定点を修正するように再プログラムされてよい。測定水頭圧Ｈｐｒｅｓｓがプログラムされる水頭圧設定点Ｈｐｒｅｓｓｓｐｔ未満である場合、制御出力選択器５３０は、図５に図示されるように、独立型ＰＩＤ制御器がＥＥＶ１０４３の動作を制御するべきであると判断する。したがって、水頭圧設定点Ｈｐｒｅｓｓｓｐｔとの比較によって判定されるように、測定水頭圧Ｈｐｒｅｓｓが低い場合、図５に表されるように、モータの冷却はハウジングの測定温度Ｔｈｏｕｓｉｎｇおよびそれのハウジング温度設定点Ｔｈｏｕｓｉｎｇｓｐｔとの関係によって判定され、そしてＥＥＶの制御は独立型ＰＩＤ制御器５１４に存在する。水頭圧設定点Ｈｐｒｅｓｓｓｐｔとの比較によって判定されるように、測定水頭圧Ｈｐｒｅｓｓが高い場合、モータの冷却は、ハウジングの測定温度ＴｈｏｕｓｉｎｇおよびそれのカスケードＰＩＤ制御器５０４によって監視されるハウジング温度設定点Ｔｈｏｕｓｉｎｇｓｐｔとの関係によってだけでなく、巻線温度ＴｗｉｎｄｉｎｇおよびそれのＴｗｉｎｄｉｎｇｓｐｔ（または図４に関して上述のようにアンペア値）との関係によっても判定される。したがって、水頭圧が高い（Ｈｐｒｅｓｓｓｐｔを上回る）場合、制御出力選択器５３０は、独立型ＰＩＤ制御器がＥＥＶ１０４３の動作を制御するべきであると判断し、そしてＥＥＶの制御を独立型ＰＩＤ５１４からカスケードＰＩＤ５０４に切り替える。高水頭条件でのＥＥＶの制御はしたがってカスケードＰＩＤ制御器５０４に存在する。高水頭条件では、システムは通常、モータハウジング温度よりもより急速に変化する固定子温度（またはアンペア値）の変化に反応するだろう。カスケードＰＩＤ制御器５０４では、冷却がモータを所望の温度範囲内に維持するのに不適当であれば、Ｔｈｏｕｓｉｎｇｓｐｔ、ＴｗｉｎｄｉｎｇｓｐｔおよびＨｐｒｅｓｓｓｐｔのいずれかまたはすべてのプログラミングは必要に応じて修正されてよい。図５において、モータ温度システム５０６は、モータハウジング温度センサおよび固定子巻線温度センサと同様に水頭圧センサを含む。もちろん、システムのプログラム化可能性は、冷却制御が、全クーリングシステムをシャットダウンしなければならないことはなく、変化する大気条件に応じて季節的に所望されるように再プログラムされるのを許可する。
【００４０】
[0045]本発明が好適な実施形態を参照して記載されてきたが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更がなされてよく、またその要素の代わりに均等物が用いられてよいことが当業者によって理解されるだろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるために多くの変形がなされてよい。したがって、本発明は、本発明を実行するために企図される最良の形態として開示される特定の実施形態に限定されないこと、さらに本発明は添付の特許請求の範囲内に納まるすべての実施形態を含むだろうことが意図される。
【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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【国際調査報告】
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2016537601.tif 000009