CN102728486B - 离心分离机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种离心分离机，其根据转子目标控制温度和温度传感器的检测温度的差，高精度地控制压缩机用电动机。离心分离机具有：转子；收容转子的腔室；检测腔室的温度的温度传感器；以及压缩机用电动机，其在最小连续转速至最大连续转速的范围内进行可变控制，控制装置根据由转子的冷却温度设定计算出的目标控制温度与温度传感器的检测温度之差，对压缩机用电动机的转速进行PID运算，在求出的运算转速高于最小连续转速的情况下，以运算转速或最大连续转速中较小的转速，对压缩机用电动机进行连续旋转控制，在运算转速经过规定时间而低于最小连续转速的情况下，进行将压缩机用电动机接通或断开的间歇控制。

Description

离心分离机

技术领域

本发明涉及一种离心分离机，其相对于各种电源情况，不改变结构即可应对，可以实现小型化、低噪音化，并且实现高精度温度控制。

背景技术

作为离心分离机、特别是属于被称为高速冷却离心机的种类的离心分离机，其将进行高速旋转的转子冷却保持为低温(例如，4℃)，广泛用于需要在短时间内进行转子加速·减速能力的实验室用或制造工序的程序作业。这种离心分离机是这样的装置：使放到试管·试瓶中进行分离·沉淀的样品保持在转子上，在将设置在腔内的齿冠上的转子加速到规定的转速后使其稳定，然后减速停止而获得离心分离后的样品。

在现有的高速冷却离心机中，样品的离心分离时间大多并不那么长，缩短转子的加速·减速时间而提高分离·沉淀物的收集效率很重要，特别是要求缩短加减速时间。另外，在离心分离运行中分离·沉淀的样品，为了防止由生物化学的活性降低·温度引起的恶化，要求在离心分离运行中将由转子保持的样品高精度地保持为低温(例如4℃)的能力。此外，设置空间较小的小型化很重要，因为在研究·实验室等安静的周围环境中使用，运行声音安静也很重要。

另一方面，因为离心分离机的发货目的地(配送目的地)遍及全世界，所以在各个国家的电源情况各不相同，当前要成为可以以一种设计规格应对电源的电压·频率·供电容量的结构。作为由申请人目前贩售的产品的一般结构，用于转子加速·减速的电动机可以进行由逆变器的可变速控制，与将样品保持为低温的冷冻单元的压缩机电动机和散热风扇一起，可以进行单向感应电动机的ON·OFF控制。

使压缩机成为由逆变器控制进行的可变速压缩机的技术由专利文献1提出。在专利文献1中，在旋转驱动转子的电动机的工作·电源再生运行时，使从电源供电或返回电源的电流为高功率因数且高频电流减小的电流波形。另外，专利文献2所示的技术，在供给的电源频率为60Hz的区域，使冷却风扇的转速减小以与50Hz时的转速相等，通过改变电源频率而使从冷却风扇发出的噪音强度不变。另外，专利文献3中所示的技术公示了下述离心分离机，其在进行冷冻单元的压缩机电动机ON·OFF控制的离心分离机中，设置连接高压侧配管与低压侧配管侧的分流配管和开闭器，在使压缩机停止时打开开闭器，在短时间内消除高压侧配管与低压侧配管的压力差，实现压缩机重新启动所需的压力条件。

专利文献1：日本特开平7-246351号公报

专利文献2：日本特开平6-170282号公报

专利文献3：日本特开平5-228400号公报

发明内容

目前，对于每个发货目的地的电源电压的对应，因为尽可能以

一种设计规格应对，所以通常在离心分离机的电源输入部设置自耦变压器，其用于向通常电源电压整合困难的离心用电动机控制、压缩机用电动机控制、散热风扇等，切换该自耦变压器的分接头，而与离心分离机的机内动作电压相配合。但是，因为连接电源的电流容量各不相同，所以在供电容量较小的情况下不超过供电容量，而使转子加速时的离心用电动机的电流符合电流容量最小的电源规格，减慢转子加速，或者，为了将电源容量用于转子加速而在转子加速结束的期间，停止冷冻机的压缩机用电动机的动作，从而转子会因旋转产生的风损而升温。但是，如果使用这种控制方法，将使离心分离机原本的功能降低。

对于现有的电源频率应对来说，使用下述的压缩机用电动机及散热风扇，其在电源频率变化时，电动机的转速变化，从而冷却能力产生差异。这时，安装功率较大的单元，从而即使是使压缩机用电动机转速降低而使冷媒循环量降低的50Hz电源，也可以充分确保冷冻能力。另外，同样地，安装大型风扇，以使得即使是在散热风扇转速降低而使散热器的散热量降低的50Hz电源，也可以充分确保散热。但是，在60Hz电源时使用上述装置时，由于上述电动机或风扇的转速升高而使产生的动作噪音增大。也存在安装消音·隔音等设备以降低上述噪音而产品化的产品。电动机驱动用的电动机的冷却风扇、控制装置的冷却风扇情况也与此相同。

在现有的转子温度控制中，压缩机用电动机的转速是依赖于电源频率的单一转速，进行压缩机用电动机的ON及OFF控制。在该控制中，存在旋转中的电动机的较大温度波动，或在转子风损较低的区域，温度控制精度降低的情况。作为其对策，存在使用由变压控制进行的可变速压缩机的方法，但不仅是连续可变速运行，在必须进行间歇ON·OFF运行控制的情况下，转子风损较低的连续可变速运行与间歇ON·OFF运行的边界区域的转子温度控制性恶化，依然无法实现高精度的温度控制。

本发明是鉴于上述情况提出的，目的在于提供一种离心分离机，其可以反馈测定转子温度的温度传感器的检测温度，根据转子目标控制温度与温度传感器的检测温度的差，高精度地控制压缩机用电动机。

本发明的另一目的在于，提供一种可以防止压缩机用电动机伴随开关控制的旋转中转子的较大温度波动的离心分离机。

本发明的另一目的在于，提供一种即使在转子的风损较低的区域也可以获得高精度温度控制的离心分离机。

在本发明中公示的发明中，如下说明代表性的装置的特征。

根据本发明的一个特征，离心分离机具有：转子，其由电动机驱动，保持样品；离心用逆变器，其供给用于驱动上述电动机的电力；腔室，其收容上述转子；温度传感器，其检测上述腔室的温度；冷冻机，其冷却上述腔室，具有压缩机；压缩机用逆变器，其向上述压缩机供给电力；压缩机用电动机，其安装在上述压缩机中，通过来自上述压缩机用逆变器的供电进行可变速控制；以及控制装置，其根据所设定的离心分离运行条件，控制上述离心用逆变器和上述压缩机用逆变器，其特征在于，上述控制装置，在上述压缩机用电动机的转速大于规定转速的情况下，根据设定温度和上述温度传感器的检测温度，对上述压缩机用电动机进行反馈控制，在上述压缩机用电动机的转速低于规定转速的情况下，进行将上述压缩机的冷却功能打开或关闭的间歇控制。与上述规定转速进行比较的上述压缩机用电动机的转速，是根据上述设定温度与上述温度传感器的检测温度的差，由上述控制装置运算得到的应使上述压缩机用电动机旋转的转速，作为运算方法，例如使用PID运算。温度传感器优选设置为与腔室下部的金属部接触。

根据本发明的其他特征，其具有可以输入设定温度的输入部，控制装置根据输入的设定温度设定用于使转子达到设定温度的目标控制温度，根据目标控制温度和温度传感器的检测温度，对压缩机用电动机进行反馈控制。另外，控制装置在间歇控制中，在温度传感器的检测温度与目标控制温度相比较高的情况下，且压缩机用电动机的转速与设定的最小连续转速相比较大时，打开压缩机的冷却功能。此外，控制装置在间歇控制中，温度传感器的检测温度在规定时间内连续比目标控制温度高的情况下，结束间歇控制，转换为反馈控制。温度传感器可以配置为，与腔室下部的金属部接触。

根据本发明的其他特征，控制装置监视压缩机用电动机的转速与规定转速相比较低的状态是否持续大于或等于规定时间，以及压缩机用电动机的转速是否到达设定的最小连续转速，在判断低于规定转速的状态持续大于或等于规定时间，或转速到达最小连续转速的情况下，进行打开或关闭压缩机冷却功能的间歇控制。另外，控制装置在间歇控制中，对压缩机用电动机进行开闭控制。在该间歇控制中，在断开压缩机用电动机时，至少在最小断开时间内维持断开。

根据本发明的其他特征，具有：蒸发器；输送通路，其将上述压缩机压缩的冷媒向上述蒸发器供给；从上述蒸发器到上述压缩机的返回通路；分流通路，其通过使从上述输送通路到上述返回通路短路，从而对上述蒸发器进行分流；以及阀，其设置在上述分流通路中，上述控制装置在上述间歇控制中，对上述阀进行开闭控制。另外，控制装置在关闭控制阀时，控制使得压缩机用电动机以最小连续转速旋转。此外，控制装置在间歇控制中对阀进行开闭控制，并且，控制压缩机用电动机使其连续运行或断续运行。此外，控制装置在使压缩机用电动机断续运行的控制中，控制使得阀的打开时间与断续运行的间隔相比较短。

根据本发明的其他特征，在转子的温度控制开始时将温度传感器的检测温度作为反馈信息，根据目标控制温度与温度传感器的检测温度之差，在运算转速与最小连续转速相比较高的情况下，将根据转子的设定转速与转子的可设定最大转速的比值求出的系数与最大连续转速相乘，将得到的转速作为压缩机用电动机的设定转速。在转子的温度控制开始时，在以温度传感器的检测温度为反馈信息，根据目标控制温度与温度传感器的检测温度之差，运算转速与最小连续转速相比较高的情况下，将根据重新记录的转子的风损系数和运行中的转子的旋转速度计算出转子的发热量的值作为系数，使其与最大连续转速相乘，将算得的转速作为压缩机用电动机的设定转速。

根据本发明的特征，离心分离机具有：转子，其由电动机驱动，保持样品；腔室，其收容上述转子；蒸发器，其对上述腔室进行冷却；压缩机，其对向上述蒸发器循环供给的冷媒进行压缩；毛细管，其设置在上述压缩机与上述蒸发器之间；以及返回通路，其连接上述蒸发器与上述压缩机，其特征在于，设有连结上述毛细管入口侧与上述返回通路的分流通路、和用于使冷媒流过上述分流通路的阀，在上述分流通路的一部分设有直径缩小部。直径缩小部使分流通路的直径减小，使直径缩小部的剖面积大于毛细管的最小剖面积，而小于返回通路的最小剖面积。直径缩小部可以是阀单元，其设置在分流通路内，使流路开闭或直径减小。另外，在压缩机与毛细管的入口之间，设置用于使由压缩机压缩的冷媒散热并液化的冷凝机。此外，设置切换单元，其将从压缩机向毛细管的冷媒的流动切换为向分流通路的流动。阀使用可以可变地调整流量的可变阀，可以构成为，通过调整流量使其作为直径缩小部起作用。离心分离机具有控制压缩机的连续运行或间歇运行的控制装置，控制装置在间歇运行时对阀进行开闭控制。

发明的效果

根据技术方案1的发明，因为在离心分离机中，控制装置在压缩机用电动机的转速与规定转速相比较大的情况下，根据设定温度和温度传感器的检测温度，反馈控制压缩机用电动机，在压缩机用电动机的转速与规定转速相比较低的情况下，进行打开或关闭压缩机的冷却功能的间歇控制，所以在转子的风损较低的区域也可以实现温度控制精度较高的离心分离机。

根据技术方案2的发明，因为压缩机用电动机的转速通过由控制装置进行的运算求出，所以可以对应于检测温度高精度地求出压缩机用电动机的转速。

根据技术方案3的发明，因为运算是PID运算，所以使用由比例·积分·微分项组成的温度反馈控制，可以高精度地进行旋转室的温度控制。

根据技术方案4的发明，因为控制装置根据目标控制温度和温度传感器的检测温度反馈控制压缩机用电动机，所以可以高精度进行旋转室的温度控制，以达到目标控制温度。

根据技术方案5的发明，在间歇控制中，温度传感器的检测温度与目标控制温度相比较高的情况下，且压缩机用电动机的转速大于设定的最小连续转速时，因为关闭冷冻机的冷却功能，所以可以实现不存在产生转子的冷却不足的问题的离心分离机。

根据技术方案6的发明，在间歇控制中检测温度高于目标控制温度的情况下，因为转换为反馈控制，所以不会产生冷却不足状态，从而可以高效地对旋转室进行冷却。

根据技术方案7的发明，因为温度传感器配置为与腔室下部的金属部接触，所以可以相对于蒸发器的温度变化良好地响应，从而可以实现具有高精度的冷却特性的离心分离机。

根据技术方案8的发明，在判断低于规定转速的状态持续大于或等于规定时间或转速已达到最小连续转速的情况下，因为使冷冻机转换为打开或关闭的间歇控制，所以可以充分地进行冷却，以确保关闭压缩机用电动机时向目标控制温度的温度再次上升大于或等于规定时间。

根据技术方案9的发明，因为在间歇控制中，开闭控制压缩机用电动机，所以即使是旋转室的冷却可以较弱的状态，也可以实现高精度的离心分离机。

根据技术方案10的发明，在关闭压缩机用电动机时，因为至少维持关闭状态经过最小关闭时间，所以可以充分地进行压缩机的油润滑，在吸入管与喷出管之间压力差小于或等于规定值时将其打开，从而可以实现压缩机的长寿命化。

根据技术方案11的发明，因为设有通过从输送通路使返回通路短路而使蒸发器分流的分流通路，和在分流通路中可以通电进行开闭控制的阀，所以不仅可以使压缩机停止，还可以将阀断续地打开或关闭，从而调整冷却能力。

根据技术方案12的发明，在关闭控制阀时，因为控制使得压缩机用电动机以最小连续转速旋转，所以可以不使压缩机停止而维持冷却状态。

根据技术方案13的发明，因为在间歇控制中对阀进行开闭控制，并且，使冷冻机的压缩机用电动机连续运行或断续运行，所以可以减少或消除使压缩机用电动压缩机用电动机停止时的重新启动禁止时间的制约。

根据技术方案14的发明，在断续运行压缩机用电动机的控制中，因为控制阀的打开时间，使其短于断续运行的间隔，所以可以减少或消除压缩机的重新启动禁止时间的制约。

根据技术方案15的发明，在运算转速与最小连续转速相比较高的情况下，因为将根据转子的设定转速与转子的可设定最大转速的比值求出的系数与最大连续转速相乘得到的转速，作为压缩机用电动机的设定转速，所以可以防止以过大转速开始PID控制引起的暂时过渡的转子温度降低。

根据技术方案16的发明，在运算转速与最小连续转速相比较高的情况下，因为将根据重新记录的转子的风损系数和运行中的转子转速计算出转子的发热量的值作为系数与最大连续转速相乘，将算得的转速作为压缩机用电动机的设定转速，所以，可以防止由以过大转速开始PID控制引起的暂时过渡的转子温度的降低。

根据技术方案17的发明，因为设置连结毛细管入口侧与返回通路的分流通路和阀，所以可以通过使阀开闭，使冷媒的大部分通过分流通路一侧，而不是毛细管侧。另外，因为在连结毛细管入口侧与返回通路的分流通路上设置直径缩小部，所以可以使通过分流通路的较小剖面积部分的冷媒在返回通路内气化，可以在返回压缩机时使冷媒成为气化状态，从而可以防止压缩机的寿命降低。

根据技术方案18的发明，因为直径缩小部是减小分流通路直径(管路的内径)而实现的结构，所以不需要准备特殊的部件，只要适当选择配管的种类即可实现本发明。另外，因为使直径缩小部的剖面积大于毛细管的最小剖面积，且小于返回通路的最小剖面积，所以可以使大量冷媒顺利地通过分流通路。

根据技术方案19的发明，因为在压缩机出口与毛细管入口之间设置用于使通过压缩机压缩的冷媒散热的冷凝机，所以可以有效地对在压缩机中成为高温的冷媒进行冷却。

根据技术方案20的发明，因为设有将从压缩机向毛细管的冷媒的流动切换为向分流通路的流动的切换单元，所以可以高效地控制向蒸发器的冷媒的输送，从而可以精确地进行腔室内的温度控制。

根据技术方案21的发明，因为直径缩小部设置在分流通路上，是使流路开闭或直径缩小的阀单元，所以可以通过控制阀单元的开闭，高效地调整向蒸发器的冷媒的输出。

根据技术方案22的发明，通过使用控制装置在压缩机连续运行时对阀进行开闭控制，可以通过阀的开闭调整腔室内的温度。另外，因为通过在间歇运行时对阀进行开闭控制，可以在使压缩机用电动机停止后，使压缩机入口侧与开口侧的压力尽快均衡，所以可以减少或消除压缩机的重新启动禁止时间。

根据技术方案23的发明，因为在压缩机用电动的转速低于规定转速的情况下，对阀进行开闭控制，所以可以不使压缩机用电动机停止，而同时开闭控制压缩机的冷却功能，从而可以抑制压缩机成为接近无法旋转的低速旋转状态。或者，可以减少或消除使压缩机用电动机停止后的重新启动禁止时间的制约。

根据技术方案24的发明，在压缩机用电动机的转速低于规定转速的情况下，对电动机进行接通/断开控制，并且，因为至少在电动机断开期间内，将阀从打开状态变更为关闭状态，所以在电动机在启动时，阀为关闭状态，冷媒不会流入分流通路内，从而可以使冷却功能尽早打开。

本发明的上述及其他目的以及新的特征，根据下述说明书的记载及附图可以明确。

附图说明

图1是表示本发明的实施例涉及的离心分离机的整体结构的概略的剖视图。

图2是本发明的实施例涉及的离心分离机的框图。

图3是表示设定本发明的实施例涉及的离心分离机的交流电源电流的分配参数的单元的显示·操作画面的图。

图4是表示存储在本发明的实施例涉及的离心分离机的控制装置中的交流电源电流的分配参数例子的表。

图5是以实测例子表示在本发明的实施例涉及的离心分离机中，使R22A4型电动机加速·稳定·减速停止时的电动机与压缩机用电动机的转速及电流的关系的图。

图6是以实测例子表示在本发明的实施例涉及的离心分离机中，使R10A3型电动机加速·稳定·减速停止时的电动机与压缩机用电动机的转速及电流的关系的图。

图7是用于说明在本发明的第2实施例涉及的离心分离机中，转子的种类与电力分配的关系的图。

图8是本发明的第3实施例涉及的离心分离机的框图，表示与三相交流电源连接的情况。

图9是表示在本发明的第4实施例涉及的离心分离机中使R22A4型电动机以22000min^-1旋转，并在将样品的温度冷却维持在4℃的控制中使用温度传感器40a的情况实测例的图。

图10是表示在本发明的第4实施例涉及的离心分离机中使R22A4型电动机以22000min^-1旋转，并在将样品的温度冷却维持在4℃的控制中使用温度传感器40b的情况的实测例的图。

图11是以实测例表示在本发明的第4实施例涉及的离心分离机上使R22A4型电动机以22000min^-1旋转，并将样品的温度冷却维持在4℃的控制的图。

图12是以实测例表示在本发明的第4实施例涉及的离心分离机上使R10A3型电动机以22000min^-1旋转，并将样品的温度冷却维持在4℃的控制的图。

图13是以实测例表示在本发明的第4实施例涉及的离心分离机上使R22A4型电动机以10000min^-1旋转，将样品的温度冷却维持在4℃，在这一过程中将转速变更为12000min^-1的控制的图。

图14是表示设定转速相对于转子31的最大转速的比例与压缩机用电动机13控制开始时的初始转速的关系的图。

图15是表示在离心分离机中R22A4型电动机的各个转速下的温度传感器40a的目标控制温度与风损的关系的图。

图16是表示在离心分离机中R10A3型电动机的各个转速下的温度传感器40a的目标控制温度与风损的关系的图。

图17是表示在刚要转换为PID控制前的2分钟的温度传感器40a的测温值减小的温度时间变化率(℃/秒)与I(积分项)的初始值的关系的图。

图18是表示离心分离机中使用的转子31的种类与冷凝机风扇18的转速的关系的组合例子的表。

图19是表示本发明的第5实施例涉及的离心分离机稳定时的压缩机用电动机13的控制与旋转室内温度的关系的一个例子的图。

图20是表示本发明的第5实施例涉及的离心分离机稳定时的PID控制与ON·OFF控制时的目标控制温度的设定顺序的流程图。

图21是用于表示本发明的第5实施例的变形例涉及的压缩机用电动机13的控制例子的图。

图22是表示本发明的第6实施例涉及的从压缩机用电动13的反馈控制向ON·OFF控制转换例的图。

图23是表示本发明的第6实施例的变形例涉及的从压缩机用电动机13的反馈控制向ON·OFF控制的转换例的图。

图24是表示本发明的第6实施例的变形例2涉及的从压缩机用电动机13的反馈控制向ON·OFF控制的转换例的图。

图25是表示本发明的第6实施例的变形例3涉及的从压缩机用电动机13的反馈控制向ON·OFF控制的转换例的图。

图26是本发明的第6实施例涉及的离心分离机301的框图。

图27是表示使用本发明的第6实施例涉及的离心分离机301的阀360的温度控制例的图。

图28是表示使用本发明的第6实施例的变形例涉及的离心分离机301的阀360的温度控制例的图。

具体实施方式

实施例1

下面，根据附图说明本发明的实施例。此外，在下述附图中对于相同的部分标记相同的标号，重复的说明省略。

图1是表示本发明的实施例涉及的离心分离机1的整体结构的概略剖视图。离心分离机1在主体内部具有旋转室48，在旋转室的下方设置作为驱动源的离心用电动机9。离心用电动机9使用高频感应电动机或无刷磁体同步电动机，它们可以由逆变器进行可变速控制。在离心用电动机9的下部设置用于检测输出轴(电动机轴)的转速的转速传感器24，在侧方设置用于冷却离心用电动机9的DC风扇25。在从离心用电动机9向上方延伸至腔室32内部的输出轴(电动机轴)的前端部，可拆卸地安装转子31。腔室32是在上部具有开口部的大致圆筒形的容器。腔室32上侧的开口部设有内包隔热材料的门43，从而可以开闭地构成转子31的旋转室。在离心分离机1运行时，由未图示的锁止机构锁止而使门43不会打开。

在腔室32的外周卷绕安装附有配管的蒸发器33，其周围由发泡剂等适当的隔热材料34隔热。为了循环供给冷媒而对冷媒进行压缩的压缩机35具有压缩机用电动机13，从喷出管36将压缩后的冷媒向冷凝机37供给，冷媒在冷凝机37中利用来自冷凝机风扇18的风散热·冷却而液化，通过毛细管38向卷绕在腔室32外周的蒸发器33的下部输送。通过转子31旋转时的风损而在旋转室48内产生的热量，被在蒸发器33内冷媒蒸发时的气化热带走，气化后的冷媒从蒸发器33的上部排出，经由吸入管42返回压缩机35。在与收容转子31的腔室32底部的金属部接触的部分设置温度传感器40a，间接地检测转子31的温度。此外，在用于闭塞使离心用电动机9的输出轴贯通的通孔的橡胶制的密封橡胶41上，在其内部埋入温度传感器40b(用虚线表示)，用于间接地检测转子31的温度。在这里，在本实施例中，设有2个温度传感器40a和温度传感器40b，但并不一定是2个，也可以是其中任意一个。另外，也可以在其他位置设置温度传感器，但因为在对转子31的温度进行间接检测的过程中，其精度会发生变化，所以需要注意。

在离心分离机1的内部设置用于收容后述的控制装置的控制箱29。控制装置包含未图示的微型计算机、定时器、存储装置等而构成，包含用于离心用电动机9的旋转控制、旋转室48的温度控制的冷却机的运行控制在内，进行离心分离机1的整体控制。由此，在控制箱29的内部包含各种电子设备或电路，在动作时，各个设备或电路会发热。因此，作为冷却用而设置DC风扇26，在控制装置通电时，通过DC风扇26将冷却风输送至电子设备或电路。向控制装置20反馈温度传感器40a的检测温度，控制压缩机35内的压缩机用电动机13的转速，以使得转子31内的样品达到设定的目标温度。如上所述，在离心分离机1中，包含DC风扇25、DC风扇26、离心用电动机9、压缩机用电动机13、冷凝机风扇18这5个电气驱动的电动机，但对于本发明来说，本发明特别涉及离心用电动机9、压缩机用电动机13、冷凝机风扇18这3个电气驱动的电动机。

在离心分离机1的上部设置作为输入部的操作面板21。操作面板21优选例如触屏式的液晶显示屏。通过操作面板21进行保持样品的转子31的运行转速(转速)设定、运行时间设定、冷却温度设定等离心运行条件的输入，并进行各种信息的显示。

图2是本发明的实施例涉及的离心分离机的框图。其如虚线所示，收容在控制箱29的内部。在图2的结构中，在与单向交流电源22连接的供电线2上，主要连接双向变换器4、单向变换器5、整流器15、及直流电源6。双向变换器4经由与电流波形绝缘且可对其测量的离心用电动机电流传感器19，在电力正变换时作为升压变换器动作，将交流电源22的电力变换为直流电。在电力的逆变换时作为降压变换器动作，将直流电变换为交流电，使交流电源22再生产生电力，其为高功率因数。双向变换器4的直流电供给端经由平滑电容器7而与离心用逆变器8连接。离心用逆变器8的逆变换端子与对转子31进行旋转驱动的离心用电动机9连接，该离心用电动机9由高频感应电动机或无刷磁体同步电动机等构成。该双向变换器4的结构和动作与申请人在日本特开平7-246351号公报中公示的具体内容相同，交流侧与交流电源22连接，直流侧与平滑电容器7连接，在构成双向变换器4的多个整流元件上，反向排列地连接二极管、IGBT、FET等开关元件而构成。另外，双向变换器4并不一定是这种结构，也可以使用由其他公知结构形成的双向变换器。

在向直流电力供给端供给直流电而使离心用电动机9加速时，利用双向变换器4的升压功能升压为高于电源电压峰值一定量的直流电压，同时，成为与电源电压波形的正弦波形相同且相位同步的电流波形而改善受电功率因数。在离心用电动机9进行再生减速时，通过双向变换器4的降压功能，使电源波形与交流电源22的电源电压大致相同，同时，降低直流电供给端的电压，通过电流成为与电源电压波形的正弦波形相同，而通过方向相反的电流波形，改善反向电流功率因数，使电力返回至交流电源22。在双向变换器4与离心用逆变器8之间，与充电电压绝缘且对其进行测定的电压传感器44与平滑电容器7并联地设置。电压传感器44的输出经由输入控制线23传递至控制装置20，通过控制装置20进行监视，并且用于控制动作。

供电线2也与直流电源6连接，从直流电源6的直流额定电压输出端，经由控制DC风扇25、DC风扇26的ON·OFF的控制开关10、14，分别连接冷却离心用电动机9的DC风扇25及冷却控制箱29的DC风扇26。另外，直流电源6的直流额定电压输出端与控制装置20连接。作为该直流电源6，可以使用开关方式的稳定电源，可以与交流电源22的广泛范围的电源电压相对应。由此，在本实施例中，通过使用DC风扇而不使用AC风扇构成各个风扇，可以与电源电压·频率无关地获得恒定的转速，并可靠地获得恒定的冷却能力。

单向变换器5经由与电流波形绝缘且可以对其进行测量的压缩机用电动机电流传感器28，与交流电源22连接，将交流电源22的电力以高功率因数变换为直流电。单向变换器5的直流电供给端，设有平滑电容器11而与压缩机用逆变器12连接。压缩机用逆变器12的逆变换端子与由高频感应电动机或DC无刷磁体同步电动机等构成的压缩机用电动机13连接。单向变换器5从直流电供给端向平滑电容器11供给直流电，通过升压功能使其升压至高于交流电源22的峰值10V的直流电压，并且，通过使电流成为与电源电压波形相同且相位同步的电流波形，从而改善受电功率因数。平滑电容器11的充电电压向压缩机用逆变器12供给，利用压缩机用逆变器12变换交流电压值，驱动压缩机用电动机13。压缩机用电动机13的转速依赖于交流电压的频率，其最大容许转速是120Hz弱，即7200min^-1弱。因为压缩机用电动机13始终受到压缩冷媒的反作用力，如果断开电源供给，则立即减速停止，所以无法使其产生再生电力。因此，不需要离心用电动机9的电路这种双向变换器的双向变换功能。在单向变换器5与压缩机用逆变器12之间设有与平滑电容器11的充电电压绝缘且可以对其进行测定的电压传感器45。电压传感器45的输出经由输出控制线27传递至控制装置20，通过控制装置进行监视，并且，用于控制动作。

交流电源22经由供电线3向整流器15供电，从整流器15的直流输出端经由平滑电容器16而与冷凝机风扇用逆变器17连接。冷凝机风扇用逆变器17的输出端与由高频感应电动机或无刷磁体同步电动机构成的冷凝机风扇18连接。上述离心用电动机9及压缩机用电动机13需要的电力最大通常是2至4kW左右，但直流电源6及冷凝机风扇18需要的电力总计为100W的程度，不需要由升压动作进行的功率因数改善功能。另外，如果需要电源高次谐波的抑制，则在电源输入部中设置电抗器等即可。此外，如果需要电源高次谐波的进一步降低，也可以追加功率因数改善功能。

从控制装置20的输出控制线27，输出由双向变换器4进行升压变换器动作或降压变换器动作的动作选择，以及由控制开关10、14的ON/OFF控制进行的DC风扇25、26的旋转·停止的选择信号。向离心用逆变器8、压缩机用逆变器12、冷凝机风扇用逆变器17输出例如用于PWM方式电压反馈控制的信号，以分别对于离心用电动机9、压缩机用电动机13和冷凝机风扇18，吸收电源电压的变化，并且成为与上述电动机的旋转状态相对应的适当的施加电压。向离心用逆变器8输出由输出电压·输出频率控制进行的包含离心用电动机9的ON·OFF在内的转速可变控制信号，从而对压缩机用电动机13、冷凝机风扇18也进行与上述同样的控制，使各个压缩机用逆变器12、冷凝机风扇用逆变器17也实现包含ON·OFF在内的转速可变速控制。上述电动机的控制方法，通过控制装置20执行，是与公知的VVVF控制或带传感器或无传感器矢量控制技术相同的方法，对应于电动机的转速施加适当的电压和转差或同步频率而进行驱动。

为了在冷凝机风扇用逆变器17的整流器15中不使用昂贵的升压功能而与交流电源22的各种电压相对应，使冷凝机风扇18的动作电压为交流电源22的最小电压，成为为了与交流电源22的其他较高电压相对应而进行PWM方式的电压反馈控制的便宜的结构。在冷凝机风扇用逆变器17上设置与电流波形绝缘且可以对其进行测量的电流传感器47和电压传感器46，经由输入控制线23向控制装置20输入信号，从而可以由控制装置20监视冷凝机风扇用逆变器17的电流及平滑电容器16的电压。

从控制装置20的输入控制线23进行：电压传感器30的电压监视输入，上述电压传感器30用于检测交流电源22的线电压，吸收交流电源22的电压变化，使控制装置20分别对离心用逆变器8、压缩机用逆变器12、冷凝机风扇18进行电压反馈控制；离心用电动机电流传感器19的电流监视输入，上述离心用电动机电流传感器19设置在双向变换器4的输入部，检测通过双向变换器4的电流；压缩机用电动机电流传感器28的电流监视输入，上述压缩机用电动机电流传感器28设置在单向变换器5的输入部，检测通过单向变换器5的电流；以及检测离心用电动机9的转速的转速传感器24的信号的输入。电压传感器30测定交流电源22的电压。

在控制装置20上设置操作面板21，其用于输入将样品离心分离的转子31的种类、运行转速设定、运行时间设定、冷却温度设定等离心运行条件，并存储设定值。控制装置根据设定值将相对于连接的交流电源22的电源电流的分配参数输出至操作面板21。另外，可以在控制装置20中存储所设定的电源电压和容许电流基准作为参数。参照图3说明该操作面板21的显示内容。

使用本发明的高速冷却离心机，将200V系列作为输入电压，交流电源22的额定电源电压，例如以单相交流来说根据对象国家不同存在200V、208V、220V、230V或240V。另外，在三相交流的情况下是400V。但在这种三相交流的情况下，因为使用电力工厂PE与各线路间的电压，所以实际上各相之间的电压是230V。电压变化幅度，通常其电压下限为-15％，其电压上限为+10％，因此必须与170V至264V的电源电压范围相对应。另一方面，交流电源22的额定供电容量在例如单相电流时为30A、24A、23A、22A、21A，在三相电流时为30A、15A。电源频率存在50Hz和60Hz，虽然电源频率的不同对特性没有影响，但有时在其他控制中分别使用，所以电源频率也一同选择。从操作面板21的操作画面输入设定上述电源参数并存储。

图3是表示将电源参数设定为额定电压200V、频率50Hz、额定电流30A、单相交流时的操作面板21的显示例的图。对应于发货目的地的电源，在额定电压的Inputvoltage栏130，频率的Frequency栏131，电源相位值的Phase栏132，额定电流的Max.Current栏133的对于各个设定项目准备的数字处打钩134，如果选择OK按钮135，则这些设定值存储在控制装置20中包含的存储单元中。该设定作业由例如离心分离机的制造者在工厂出货时进行，但在产品出厂后，在中转中心的发货目的地变更的情况下，或在现场连接与设置作业者在工厂出货时的设定不同的电源的情况下也进行。根据该设定的额定电流，控制装置20确定向离心用电动机9的电力供给与向压缩机用电动机13的电流供给的分配比例。

在该例子中，因为总输入电力是200V×30A即6000W，所以分配参数从6000W中减掉用于压缩机用电动机13的2400W的消耗电力固定值，因为利用剩余电力进行使转子31加速的控制，所以离心用电动机9的消耗电力为3600W，在离心用电动机9加速时，控制装置20经由输出控制线27控制离心用逆变器8及压缩机用逆变器12，以使离心用电动机电流传感器19的通过电流为18A，使压缩机用电动机13的转速成为58Hz(58Hz乘以60相当于3480min^-1)。在转子31加速稳定后，因为离心用电动机9的消耗电力减少，所以压缩机用电动机13的转速提高至65Hz，加强转子31的冷却能力而进行运行控制。

在这里，分配给压缩机用电动机13的2400W是使压缩机用电动机13以58Hz运行时的最大消耗电力，该转速58Hz是压缩机用电动机13在加速期间不会使转子31过热的转速。此外，压缩机用电动机13的消耗电力在蒸发器33的吸热量越大时越大。

图4是表示本实施例涉及的离心分离机1的交流电源电流的分配参数的例子的图，这些参数例如以表格形式预先存储在控制装置20的存储单元中。在这里，包含各额定电源电压·额定供电容量、容许输入电力的组合，和与之相对应的分配参数，这是相对于图3的画面操作的结果的分配参数的因子和决定例。在图3中设定的条件是额定电压为单相200V时额定电流为30A的情况下的例子，除了这个例子之外，存储可以在相同的噪音·冷却条件下使离心分离机工作的条件的各个参数。

例如，在交流电源22的额定电压为240V、额定电流为21A的情况下，容许输入电力是5040W。这时，离心用电动机9的输入电力设定为2640W，控制装置20向离心用逆变器8输出转差指令，以使离心用电动机电流传感器19的输出为11.00A。上述从编号1至6因为使用转子31的组不同，转子很难被冷却，所以冷凝机风扇18的转速成为54Hz。

如编号5所示，作为在额定电压为三相400V(如上所述，实际上各相间的电压是230V)、额定电流为15A/相(每1相)的情况下的例子，虽然计算出的容许输入电力是6900W，但离心用电动机9的输入电力被抑制为离心用电动机电流传感器19的电源额定电流15A，从而成为3450W。如编号6所示，作为在额定电流为30A/相(每1相)的情况下的例子，计算出的容许输入电力是13800W，但离心用电动机9的输入电力由于加速时的驱动转矩的限制等，3900W已经最大，离心用电动机电流传感器19的电源额定电流被抑制为16.95A。由此，根据各个额定电源电压·额定供电容量、容许输入电力的组合，预先设定离心用电动机9与压缩机用电动机13的转速，并且，分为在转子31加速时和稳定后而设定。

当然，本发明涉及的离心分离机，噪音·冷却条件并不一定限定于以上所述，因此，分配参数也不受上述限制而可以任意设定，根据设定值，在各种交流电源22的电源状态下都可以与离心分离机的最大功率匹配而运行。

此外，如果可以识别转子31，则可以自动确定后述的风损、惯性矩、最大转速，所以尤其适于本实施例的实现。该转子31的识别可以是由日本特开平11-156245号公报中公示的转子识别装置进行的自动获取，也可以由用户从操作面板21手动设定。

图5是表示根据上述确定的分配参数，控制装置20以申请人贩售的高速冷却离心机中使用的最高转速22000min^-1、惯性矩0.0141kg·m²的较高转速，使低惯性矩的R22A4型电动机加速，从而以22000min^-1稳定后使其减速的动作的实测例的图。

以转子31、离心用电动机9的转速100(左纵轴：转速25000min-1刻度)、压缩机用电动机13的转速101(右纵轴：转速(Hz)刻度)、离心用电动机电流传感器19的输出102(右纵轴：电流(A)刻度)、压缩机用电动机电流传感器28的输出103(右纵轴：电流(A)刻度)进行表示。104是离心用电动机电流传感器19和压缩机用电动机电流传感器28的输出的合计电流值(右纵轴：电流(A)刻度)。在这种情况下，因为冷凝机风扇18、DC风扇25和DC风扇26的消耗电力总计是100W左右，所以合计电流值104与离心分离机总体的消耗电流大致相同。

如线100所示，在对R22A4型电动机31加速开始后大约45秒的转子31达到22000min^-1的稳定转速之前，如转速101所示，将压缩机用电动机13的转速控制为成为转子31冷却的热平衡状态的转速58Hz。在该转速58Hz下，如合计电流值104所示，不会使加速中的转子31过热，并且，可以将为了进行转子31的加速而暂时增加的离心分离机整体的消耗电流保持为大致30A弱且恒定。在对R22A4型电动机开始加速后，转子31达到22000min^-1的稳定转速之前，如线102所示，控制装置20将离心用电动机电流传感器19的输出作为反馈信号，向离心用逆变器8输出转差指令，以使得离心用电动机电流传感器19的通过电流为大约18A，根据离心用电动机9的输入电力，成为大约3600W。另一方面，如线103所示，作为压缩机用电动机13的输入电力，最大约为12A，与大约2400W的消耗电力相配合，控制装置20在来自交流电源22的输入电力，即200V时电流约为300A的大约6000W的设定电源容量额定值以内动作，使离心分离机发挥最大能力。

这时，也可以实施精细控制压缩机用电动机13的转速的恒流控制方法，以使得单向变换器5的通过电流成为恒定的电流，但这种方法中，转速的响应较差，通过电流的稳定化困难，当然，将压缩机用电动机13的转速保持为预先设定的转速，作为结果的恒流特性良好，可以获得不会产生异声的结果。

在R22A4型电动机达到22000min^-1的稳定转速后，将压缩机用电动机13的转速提高到例如65Hz，从而强力地对转子31进行冷却。该压缩机用电动机13的转速为65Hz，是使从压缩机35发出的噪音小于或等于离心分离机的规定噪音值极限例如58dB的转速，从而适当地抑制从离心分离机1发出的噪音。

从R22A4型电动机为22000min^-1的稳定状态开始，在大约36秒后减速停止时，如线102所示，转子31减速时的离心用电动机电流传感器19的输出成为负值，如线104所示，在转子31减速再生制动时产生的电能，通过双向变换器4的回流功能，被交流电源22吸收，或在压缩机用电动机13动作时，从单向变换器5经由压缩机用逆变器12被压缩机用电动机13吸收。因此，在本实施例的离心分离机1中，因为完全不需要搭载所谓的减速再生放电电阻器，所以可以实现离心分离机1的小型化，从而可以节省空间。此外，转子运行和转子冷却可以完全独立地将其控制为最佳，此外，因为受电功率因数高，所以可以强力地冷却高速旋转的转子31，并且，可以获得在短时间内加速·减速的性能，且可以减少电源高次谐波。如线102所示，在转子31停止的间隙，电流暂时增加，这是为了通过顺滑的减速，防止离心分离后的样本的飞扬等的混乱，而进行直流制动动作。

通常，离心分离机具有与惯性矩、最高转速不同的各种转子的组合，还必须与其相对应。图6表示利用本发明涉及的离心分离机，根据与图5相同的控制方法，以在申请人贩售的高速冷却离心机中使用的最高转速为10000min^-1、惯性矩为0.277kg·m²的较低速旋转，对高惯性矩的R10A3型转子加速大约100秒，在以10000min^-1稳定后，以大约90秒减速停止时的与图5相同的特性。线110(左纵轴：转速25000min^-1刻度)是离心用电动机9的转速，线111(右纵轴：转速(Hz)刻度)是压缩机用电动机13的转速，线112(右纵轴：电流(A)刻度)是离心用电动机电流传感器19的输出，线113(右纵轴：电流(A)刻度)是压缩机用电动机电流传感器28的输出。线114(右纵轴：电流(A)刻度)表示离心用电动机电流传感器19与压缩机用电动机电流传感器28的输出的合计电流值。

控制装置20在来自交流电源22的输入电力即200V时电流大约30A的大约6000W的电源容量额定值以内动作，可知与转子31的惯性矩值无关，本实施例的离心分离机发挥最大能力。下面，对于冷凝机风扇18的转速的控制相关的选择·设定进行说明。

冷凝机风扇18的转速的控制选择范围，在该例的情况下是从0Hz到60Hz，因为消耗电力最大是75W左右，所以对于离心分离机整体的电力消耗几乎没有影响，但因为如果转速增加则对噪音造成很大影响，所以只要能够转子31的冷却能力，应将转速抑制得较低。

图15是表示R20A4型转子的目标控制温度与风损的大小的曲线。图16是表示R10A3型转子的目标控制温度与风损的大小的曲线。在图15中，170至172是将R10A3型转子冷却至各个设定温度时的目标控制温度，线173表示转子31的转速与风损的大小的关系。在这里，对于目标控制温度为4℃时由转子31的不同引起的目标控制温度的不同，比较图15的线170、173与图16的线175、178可知，R22A4型小容量高速旋转转子，表面积小，风损发热源集中，即使风损较小，冷却也需要较大的冷却能力，另一方面，R10A3型大容量低速旋转转子因为表面积大，风损发热源大，所以即使风损较大，冷却也只要较小的冷却能力即可。

此外，一般来说，大容量的转子因为风损减少，所以需要由罩体覆盖外表面的部件较多，因为由于旋转中上述罩体变形而产生风切声，所以存在噪音较大的趋势。考虑上述原因，根据旋转中的转子31所需要的冷却能力与产生噪音的关系，如图18所示，对应于离心分离使用的转子31的种类，自动地选择设定冷凝机风扇18的转速的上限值。此外，在图18中，R15A是在申请人贩售的高速冷却离心机上使用的最高转速为15000min^-1，惯性矩为0.1247kg·m²的比较中速的旋转，即中惯性矩的转子。

当然，对冷却能力、噪音的影响较大的冷凝机风扇18的设定转速，可以增加在上述分配参数的确定因子中，而且，可以构成为，对应于压缩机用电动机13的转速或离心用电动机9的转速，根据与需要冷却能力的关系，适当地变更冷凝机风扇18的转速。

上述说明是根据本实施例，使离心分离机1不依赖于电源电压的结构，所以不需要自耦变压器，不需要切换为符合发货目的地的电压的分接头，从而可以使制品小型化，提高生产性。另外，因为成为不依赖于电源高次谐波的结构，并且，使成为主要噪音源的压缩机用电动机和冷凝机风扇通过可变速控制以适当的转速运行，所以可以实现消音·隔音性优良的离心分离机。因为配合发货目的地的供电容量调整转子加速时的电流，进行设定·存储，根据其内容控制设备在大致最大可供电电流值附近动作，所以可以始终以其电源情况发挥最大性能。

实施例2

下面使用图7，对于对应于安装的转子31的种类，变更向离心用电动机9的电力供给和向压缩机用电动机13的电力供给的分配比的控制进行说明。将图7所示的转子31的种类和分配参数以表格形式预先存储在存储装置中，控制装置20识别所安装的转子31，按照从存储装置读取的分配参数，控制向离心用逆变器8和压缩机用逆变器12的电力供给。

控制装置20是在来自交流电源22的输入电力，即200V时电流约为30A的大约6000W的电源容量额定值内动作的情况下的例子，编号1的R22A4型小容量高速旋转转子虽然加速时间短，但因为冷却需要较大的冷却能力，所以将加速时离心用电动机9的电力缩减到3350W左右。另一方面，将压缩机用电动机13的转速提高至64Hz，充分地确保冷却能力。

编号3的R10A3型大容量低速旋转转子，虽然加速时间长，但因为冷却不需要较大的冷却能力，所以在加速时提高向离心用电动机9的电力分配，增加至3900W左右，从而缩短加速时间。另一方面，将压缩机用电动机13的转速降低至50Hz，冷却能力减小。编号2是R15A型中容量中速旋转转子，所以将压缩机用电动机13的转速和加速时离心用电动机9的电力确定在编号1与3之间。此外，在交流电源52的额定电压、额定电流不同的其他电源状态的情况下，可以根据上述思想预先确定分配参数，存储在存储装置中。

如上所述，因为对应于发货目的地的供电容量和安装的转子31的种类，设定·存储分配参数，以使压缩机用电动机13的转速和加速时的离心用电动机9的电力配合转子31的加速时间·冷却特性而适当地分配，并根据其内容，确定控制向离心用电动机9的电力供给和向其他电动机的电力供给的分配比，所以始终可以在该电源情况下发挥最佳性能。

实施例3

下面，使用图8说明本发明的第3实施例。在图8的离心分离机的框图中，与图1所示的第一实施例不同之处在于，作为电源使用三相交流电源，并且供电线2和供电线3与交流电源52的不同的相连接。其他标记相同参照标号的部分，与图1所示的第一实施例的框图相同。

离心分离机在以规定的最高转速对转子31进行稳定控制的过程中，在例如冷却至4℃的温度的情况下，成为更大的消耗电力，在大气中使转子31旋转的离心分离机的情况下，通常由离心用电动机9消耗的电力大致与压缩机用电动机13消耗的电力相等，为从1kW至2kW左右。此外，对上述电力乘以变换为其驱动力的效率得到的值，与在转子31上产生的风损相等。另一方面，因为直流电源6的消耗电力与冷凝机风扇18的消耗电力均是大约50W到100W左右，所以供电线2与供电线3的消耗电力大致相同，如果将这两条供电线与交流电源52的三相交流的不同的相连接，则消耗电力无差别，可以获得良好的平衡。对于图1所示的供电线2和供电线3一起与交流电源22连接的状态，如图8所示，因为将其分离后重新连接，或者，与其相反的连接变更非常容易，所以是具有通用性的连接方式。

在第三实施例涉及的离心分离机中，成为大容量离心用电动机9的变换器的双向变换器4，改善交流电源22的功率因数，升压控制成为对264V电源电压的峰值电压加上大约10V得到的直流电压。因为由平滑电容器7充电的直流输出电压控制为大约385V左右的恒定电压，所以离心用电动机9的逆变器电路可以相对于交流电源22的供给电压的变化，实现稳定的旋转控制。同样地，压缩机用电动机13也是大容量，向压缩机用电动机13供给电力的单向变换器5也同样地，因为对应于170V至264V的电源电压变化或50Hz、60Hz的电源频率的变化，所以压缩机用电动机13也可以稳定地控制。

冷却腔室32的能力当然依赖于压缩机35的压缩机用电动机13的转速，但是，除此之外，其也受到冷却冷凝机37的冷凝机风扇18的风量较大影响。特别地，在使用的电源频率环境为50Hz和60Hz时，存在离心分离机的噪音与最大冷却能力不同的问题，例如，AC风扇型的冷凝机风扇18，在电源频率为50Hz的情况下，每1小时的风量是1800平方米，噪音约为50.6dB，在电源频率为60Hz的情况下，风量为2040平方米，噪音为54.3dB，电源频率为60Hz，风量增加10％多，噪音也增加3至4dB左右。

对离心用电动机9或控制箱29进行冷却的AC风扇也同样地，与电源频率为50Hz相比，60Hz时风量、噪音较大。因此，冷却腔室32的能力，因为冷凝机风扇18的转速较高的60Hz比50Hz大，所以在50Hz的情况下，离心分离机的旋转室48的最大冷却能力小，噪音也小，在电源为60Hz的情况下，离心分离机的旋转室48的最大冷却能力大，噪音也大。因为直流电源6的直流电压例如是24V，即使电源电压变化为170V至264V也供给DC24V，所以，DC风扇25、DC风扇26保持恒定的转速，风量·风压不变而不依赖于电源电压·频率，另外，噪音不变地冷却离心用电动机9或控制箱29。

如上所述，在第三实施例中，成为电源电压·频率自由的结构，因为根据设定存储所连接的电源电压和容许电流额定值的结果，确定分配参数，使离心分离机动作，所以即使连接的交流电源的电压各不相同，也不需要准备自耦变压器，可以实现消除由电源频率为50Hz和60Hz的不同引起的能力·噪音的不同，具有最佳的最大冷却能力和噪音特性的离心分离机。此外，因为不仅是与单相交流的连接，还可以容易地变更为所谓多相电源连接，即，使在离心用电动机9的双向变换器4和压缩机用电动机13的单向变换器5上受电的相不同，所以可以减小每一相的使用电流，在交流电源的电源阻抗较高的情况下，也可以运行。

实施例4

下面，对于用于在离心分离机1的转子31的温度控制中，与转子31的风损的大小无关而快速地使转子31的温度向目标设定温度接近，然后获得高精度的温度控制的动作进行说明。

现有的温度控制方式，因为构成为利用温度传感器40b检测腔室32的温度，对压缩机用电动机13进行间歇控制(ON·OFF控制)，所以为了将转子31内的样品温度控制为希望的目标温度，重复进行过冲·下冲，使腔室32的转子31侧的表面温度产生波动。因为要补偿这时的温度控制时产生的误差，所以使用预先通过实验等求出的转子31旋转时的温度传感器40b的目标温度(目标控制温度)与转子31内的样品温度的差即温度校正值，实现高精度化。但是，在现有的压缩机35的ON·OFF控制中，除了伴随在ON·OFF切换时产生的噪音、以及交流电源22的瞬时电压降低等，因为一边使腔室32室内的温度波动，一边对转子31进行温度控制，所以温度变化产生幅度，因此使温度控制的进一步高精度化是长期的课题。作为转子31的温度检测单元，也有下述方法，即，将辐射温度计等设置在转子31的旋转室48内，直接测定转子31的底面部的温度，将其作为目标控制温度，将转子31控制·维持为希望的温度，但在本发明的实施例中，使用利用热敏电阻等的温度传感器40a、40b间接地测定腔室32的温度的方法，如下所述。

温度校正值除了对应转子31的运行转速、样品的维持温度之外，还对应每个转子的种类·形状，因为风损的产生量和腔室32与转子间的热交换量不同，所以对应每一个转子种类·运行转速·样品的维持温度，预先确定温度校正值，存储在操作面板21或控制装置20中，除了转子31的种类之外，使用每一种运行·温度控制条件下的温度校正值，实现温度控制的精度提高。

一直以来，在空调或冷藏库等民用设备中，普遍使用使冷冻机的压缩机用电动机13利用压缩机用逆变器12进行可变速运行的技术，对于离心分离机的适用性也开始研究，但离心分离机因为样品维持温度在-20℃至40℃的范围内，根据转子的转速或转子的种类，由风损引起的损失在几百W左右至2kW的范围，变化很大，所以在使用逆变器方式的冷冻机时，需要与民用设备完全不同的温度控制技术。在这里，使用图15、图16说明转子的种类、转速与风损的关系。图15是表示“日立工机株式会社”制的R20A4型转子的各种转速下的温度传感器40a的目标控制温度与风损的关系的图。横轴是转子31的转速(min^-1)。在这里，转子31的风损173(单位W)与右侧纵轴相对应，所以转子31的风损与转速大致成正比地增加，如果计算近似算式，则与转子的转速的大致2.8倍成正比。

即使使用由比例·积分·微分项构成的所谓温度反馈PID控制方式，如前所述，根据运行条件，转子的发热量也有很大的不同，该温度反馈PID控制方式是使用逆变器方式的冷冻机，基于现有的温度传感器40b的检测温度与所设定的目标温度的差进行控制。转子31的转速与目标控制温度的关系如170至172所示，170是将转子31冷却至20℃时的目标控制温度曲线，171是冷却至10℃时的目标控制温度曲线，172是冷却至4℃时的目标控制温度。根据170至172可知，如果转子31的转速上升则风损上升，所以必须将目标控制温度设定得较低。由此，由比例·积分·微分项构成的PID控制参数根据温度控制条件，最佳值差别很大，很难将PID控制参数的适当值确定为相同。因此，仅对压缩机用电动电动机13的转速进行PID控制，因为容易产生控制温度的振荡，所以无法期望控制温度的进一步精度提高，所以必须抑制转子温度不希望的上下温度差，提高温度控制精度。

因此，在第四实施例中，控制装置20对设置在腔室32底部的温度传感器40a的检测温度进行反馈，控制压缩机35内的压缩机用电动机13的转速，以使转子31内的样品达到设定的目标温度。在这里，为了冷凝机37散热而送风的冷凝机风扇18的转速，如前所述，控制为50Hz。

图16是表示作为申请人贩售的转子的R10A3型转子的各种转速下的温度传感器40a的目标控制温度与风损的关系的图。R10A3型转子与图15例示的R20A4型转子相比大型且转子直径较大。因此，伴随转速上升的转子31的风损178(单位W)的上升程度，与图15的风损173相比增大。但是，因为R10A3型转子的表面积较大，所以通过腔室32的冷却，与R20A4型转子相比，冷却效果也增高。因此，转子31的转速与目标控制温度的关系，如175至177所示，175是将转子31冷却至20℃时的目标控制温度曲线，176是冷却至10℃时的目标控制温度曲线，177是冷却至4℃时的目标控制温度。根据目标控制温度170至172可知，如果转子31的转速上升，则风损上升，所以使目标控制温度降低。

图9表示在本实施例的离心分离机1中，作为转子31，将前面的R22A4型转子转速控制为22000min^-1、将样品温度控制为4℃时的压缩机用电动机13的转速(单位Hz)150、由温度传感器40a测定的温度151、转子31的底面温度152(单位℃)。横轴是使转子31旋转而经过的时间。

在这种转子的情况下，用于将转子31在转速22000min^-1下冷却至4℃的目标控制温度，由图15的线172可知，是-12.7℃。这时的压缩机用电动机13的控制转速如图9的0至500秒附近的范围所示，在转子31的加速阶段为58Hz，在转子31以22000min^-1稳定后为65Hz。通过按照上述方式控制，如果伴随时间的经过温度传感器40a的检测温度降低，在经过时间650秒左右达到高于目标控制温度0.5℃的-12.2℃，则根据温度传感器40a的检测温度和目标控制温度，通过反馈控制控制压缩机用电动机13的转速。图17的PID控制开始时的I(积分项)的初始值，例如可以由转换为PID控制前2分钟的温度传感器40a的测温值减少的温度时间变化率(℃/秒)确定。

使用图17，对于作为反馈控制的一个例子而使用PID控制的情况进行说明。PID控制开始时的I(积分项)的初始值，可以由例如在刚转换为PID控制前的2分钟的温度传感器40a的测温值减少的温度时间变化率(℃/秒)确定。例如在图17中，因为温度传感器40a的测温值减少的温度时间变化率在2分钟的期间为1.2℃，所以作为PID控制的I项的初始值，代入50Hz。在这里，使PID控制的P、I、D的和为压缩机频率，但P和D每次运算确定新的值，与此相对，I沿时间轴进行积分而得到，所以如果作为初始值代入，则出现以后的控制的偏差的效果。通过该控制操作，在PID变化时，将压缩机用电动机13的转速维持得较高，使温度传感器40a迅速而顺利地向控制目标温度接近。其原因在于，因为测温值减小的温度时间变化率越大，转子31的冷却越快，所以将PID控制变化时的I设定得较小，在相反的情况下设定得较大，在任意一种情况下，都在压缩机用电动机13的转速控制中设置拐点，以使温度传感器40a快速地接近控制目标温度。

通过按照上述方式进行控制，通过压缩机用电动机13的PID运算计算出的计算转速，虽然伴随初始一定量的转速过冲·下冲，但最终达到大约48Hz的转速，然后，压缩机用电动机13的转速控制稳定。在这期间，与转子31的样品温度大致一致的转子31的底面温度152的时间经过为，在控制开始时为26℃，然后顺滑地下降，最终准确地维持为4℃。

图10表示在现有的离心分离机中，使R22A4型转子以22000min^-1旋转，将样品温度冷却至4℃时的压缩机用电动机13的转速(单位Hz)153、转子31的底面温度(单位℃)155、温度传感器40b的测定温度值154的时间经过。与图9的本实施例不同，在现有的离心分离机中，取代温度传感器40a，使用设置在密封橡胶41内的温度传感器40b进行温度控制。在这种情况下，除了因为温度控制目标不同，而将温度传感器40b的冷却目标温度从图9的-12.7℃变更为-7℃之外，与图9所示的实测例并无不同。

从图10可知，现有的压缩机用电动机13的控制转速即使经过时间，也不重复过冲·下冲而使转速收敛稳定，所以压缩机35产生的噪音变化，转子31的底面温度持续波动，从而温度控制精度降低。其原因在于，因为温度传感器40b由密封橡胶41包覆，所以由压缩机用电动机13的转速变化引起的相对于蒸发器33的温度变化的延迟、时间常数等的响应较差。因此，为了进行本实施例涉及的温度控制，并不是如图10所示使用温度传感器40b进行，而是如图9所示，使用温度传感器40a进行。其原因在于，温度传感器40a与腔室32的金属部接触设置，相对于蒸发器33的温度变化响应良好。

图11表示在离心分离机1上作为转子31使前面的R22A4型转子以转速10000min^-1旋转，将转子31内的样品的温度控制为4℃时的压缩机用电动机13的转速(单位Hz)156、温度传感器40a的测定温度(单位℃)157、与转子31的样品温度大致一致的转子31的底面温度(单位℃)158的时间经过。在这种条件下，转子31的风损为图9的情况下的11％而低于100W，如果伴随温度控制动作的进行，与测定温度157相对应的转速156低于最小连续转速，例如在本实施例的情况下是15Hz，则压缩机用电动机13的转速控制根据PID连续转速控制，成为20Hz的ON及OFF的控制。通常，在压缩机用电动机13中，根据标准或稳定性的关系设定可以连续旋转的最大转速(最大连续转速)和最小转速(最小连续转速)。在这里，使间歇控制时的连续转速为20Hz，设定得高于压缩机用电动机13的最小连续转速。对压缩机用电动机13进行ON·OFF控制时的各自的转速即起动/停止转速，在本发明中，ON时为20Hz，OFF时为0Hz。

因为使可以连续旋转的最小转速为15Hz，将其设定得低于ON·OFF控制时的ON时转速20Hz，所以最小连续控制时的吸热量与ON·OFF间歇控制时的吸热量间的吸热量安全范围重叠，即使在低速连续转速控制与ON·OFF间歇控制间进行控制状态的反复，温度控制性特性也良好。伴随该压缩机用电动机13的ON及OFF的重复控制，温度传感器40a的测定温度157小幅度波动，但可知转子31的底面温度158没有变化，成为高精度且稳定的温度控制。

温度传感器40a的目标控制温度约为-1℃，压缩机用电动机13的转速在温度控制开始初始100至300秒左右为65Hz，如果通过PID控制，温度传感器40a的温度成为-0.5℃，则通过连续控制使转速降低至15Hz。但是，即使压缩机用电动机13是15Hz的最小连续转速，如果连续旋转，则温度传感器40a的测定温度157进一步降低，所以目标控制温度约为低于-1℃2度的-3℃，使压缩机用电动机13为OFF，转换为压缩机用电动机13的ON·OFF控制。并且，如果温度传感器40a的测定温度157变为上升，达到高于目标控制温度1度的0℃，则再次使压缩机用电动机13成为ON。该ON·OFF控制对于目标控制温度，相对于+1度的过高，从OFF状态向ON动作切换，另一方面，相对于-1度的过低，从ON动作切换为OFF状态而控制，在从OFF状态转换为ON动作时，伴随最低60秒的OFF状态的状态确保(最小断开时间)，在相反的从ON动作转换为OFF状态时，伴随最/小30秒的ON状态的状态确保(最小接通时间)。这是出于压缩机35的油润滑方面的原因，因为在吸入管42与喷出管36之间，压力差在小于或等于规定值时必须为ON，而在压力差大于或等于规定值时必须为OFF。

图12表示在离心分离机1中，作为转子31，在使前面的R10A3型转子以转速7800min^-1旋转，将转子31内的样品温度控制为4℃时的压缩机用电动机13的转速(单位Hz)159、温度传感器40a的测定温度(单位℃)160、与转子31的样品的温度大致一致的转子31的底面温度(单位℃)161的时间经过。温度传感器40a的控制温度目标大约是-2℃。在这种条件下，转子31的风损是630W左右，如压缩机用电动机13的转速159所示，伴随温度控制动作的进行，压缩机用电动机13的转速159成为连续控制转速的下限值即15Hz强的连续转速控制。因为该转速低于在图9的情况下的ON·OFF控制时的ON时转速20Hz，所以低速连续转速控制与20Hz、ON·OFF控制间的吸热量范围重叠，即，低速的连续转速控制与ON·OFF控制之间的区域的控制性良好。

图13是以实测例表示在离心分离机1中，在使R22A4型转子以10000min^-1旋转，将样品的温度冷却维持为4℃的过程中，将转速设定变更为12000min^-1情况下的温度控制的图。与图11相反，如压缩机用电动机13的转速(单位Hz)162所示，伴随温度控制动作的进行，压缩机用电动机13的转速(单位Hz)163的控制从20Hz的ON·停止OFF控制成为PID连续转速控制。温度传感器40a的目标控制温度初始约为-1℃，在转速设定变更后约为-2℃。与图11同样地，压缩机用电动机13的转速162在温度控制开始初始的0至200秒左右为65Hz，通过由PID控制进行的连续转速控制，在通过连续控制使转速降低至15Hz之后，转换为ON·OFF控制。

然后，在2000秒左右，如果转子31的转速在设定转速变更定时174从10000min^-1加速至12000min^-1，则转子31的风损增加一定量。由此，因为压缩机用电动机13的转速为25Hz，在处于打开状态时，温度传感器40a的检测温度与目标控制温度-2℃相比高出0.5℃的状态持续大于或等于180秒，所以控制装置20将压缩机用电动机13转换为连续旋转的PID控制。之后的控制状况与图12中的说明相同。

转换为连续旋转的PID控制后的初始压缩机用电动机13的转速162，如大约1900至2300秒左右所示为30Hz，通过PID控制开始，防止转子31的温度从过大转速暂时过渡性地降低。如果综合表示这一关系，则如图14所示，在目标控制温度与温度传感器40a的检测温度与几度左右的规定值范围内接近的情况下，PID控制开始时的初始压缩机用电动机13的转速被设定为，将根据设定转速相对于转子31的可设定最大转速的比值求出的系数与压缩机用电动机13的规定最大连续转速相乘得到的转速，从而再次进行变更。在设定转速相对于最大转速的比值(％)小于或等于65％的情况下，压缩机用电动机13的转速(Hz)全部被设定为30Hz。例如，在最大转速为22,000rpm的转子31的设定转速为12000rpm的情况下，因为其为最大转速54.5％，所以根据图14，将小于或等于65％的30Hz重新设定为PID控制开始时的初始压缩机用电动机13的转速。

此外，因为PID控制开始时的初始压缩机用电动机13的转速依赖于转子31的风损，所以将根据预先记录的转子组的风损系数与运行中的转子31的最大转速计算出转子的发热量的值作为系数，可以重新设定为与压缩机用电动机13的最大连续转速相乘而得到的转速。

实施例5

下面，使用图19至图21，说明本发明的第5实施例涉及的离心分离机稳定时的压缩机用电动机13的控制方法。这些控制为，在使用可变速压缩机的具有多个温度控制单元(初始动作、PID控制、ON·OFF控制)的离心分离机中，对应于温度控制单元设置多个温度控制使用的基准温度。图19是表示压缩机用电动机13的控制与旋转室48内温度的关系的一个例子的图，表示从将旋转室48充分冷却，通过ON·OFF控制进行冷却的状态转换为PID控制时的状态。这时，控制装置20为了利用冷冻机使转子31达到设定温度，将旋转室48内部冷却达到目标控制温度203。

可变速压缩机，设有最低30秒连续ON及最低60秒连续OFF这种压缩机用电动机13的动作时间的制约。这是出于压缩机35的油润滑方面的原因，因为在直至吸入管42与喷出管36之间压力差小于或等于规定值之前无法使其为ON，且在压力差大于或等于规定值时必须使其为OFF。因此。在现有的ON·OFF控制中，即使旋转室48内的温度高于目标控制温度，如果不经过制约时间，也无法使压缩机用电动机13重新启动，如箭头201a、201b、201c所示，存在旋转室48的温度高于设定温度203a的可能性。反之，在切换为PID控制后的可变速压缩机的控制中，因为控制使得压缩机用电动机13连续ON而与目标控制温度接近，所以不受动作时间的制约的影响，通过ON·OFF控制而使旋转室48内的温度也相同。

根据发明人的研究，在上述2种温度控制模式(ON·OFF控制、PID控制)中，如果使用于控制旋转室48内的目标控制温度相同，则可知温度控制后的样本温度会产生误差。另外，即使目标控制温度203相同，也存在根据室温等的条件切换温度控制模式的情况，可知为了控制旋转室48内的温度，并不一定将目标控制温度确定为相同。因此，在第5实施例中，其构成为，在转子31的旋转稳定，旋转室48内的温度充分降低后的状态下的可变速压缩机的温度控制中，对应于温度控制模式校正每种温度控制模式的温度控制使用的目标控制温度(基准控制温度)，或设置多个目标控制温度。

控制装置20具有2种运行模式：PID控制，其根据由温度传感器40a得到的检测温度进行驱动，以使压缩机用电动机13维持为适当的转速；以及ON·OFF控制，其根据由温度传感器得到的检测温度，使压缩机用电动机13以规定的转速断续运行。这时，用于控制旋转室48内的温度目标控制温度203，在转子31为与对应于转子31的种类而分别确定的规定值相比较高的转速时，由温度控制模式1(PID控制)确定·记录目标控制温度(设定温度203b)，在转子31为与对应转子的种类确定的规定值相比较低的转速时，由温度控制模式2(ON·OFF控制)确定·记录目标控制温度(设定温度203a)，从而使压缩机用电动机13运行。

上述控制确定用于控制旋转室48内温度的目标控制温度或控制阈值由PID控制或ON·OFF控制中的哪一个，一起记录在控制装置20内的未图示的微型计算机中。记录的温度按照下述方式调整。

(1)由PID控制确定目标控制温度，记录在微型计算机中，但在转子运行中进行ON·OFF控制的情况下，成为与目标控制温度相比低1℃的温度(相对于设定温度203b的设定温度203a)。

(2)由ON·OFF控制确定控制阈值，记录在微型计算机中，但在转子运行过程中变为PID控制的情况下，使与控制阈值相比高出1℃的温度为目标控制温度(相对于设定温度203b的设定温度203a)。

通过按照上述方式进行控制，则在PID控制与ON·OFF控制中控制阈值只有规定温度(在这里为1℃)不同，可以使旋转室48内的温度与目标控制温度接近，进行高精度的温度管理。另外，设定温度203a与203b的温度差不限于1℃，可以对应于转子31的种类或目标控制温度203适当地设定。

图20是表示本发明的第5实施例涉及的离心分离机稳定时的PID控制和ON·OFF控制时的目标控制温度的设定顺序的流程图。如果作业者在旋转室48内设置转子31，关闭门43，利用操作面板21输入离心分离的设定转速、离心分离时间、设定温度等，开始离心分离运行，则控制装置20识别所安装的转子31的形式，按照从存储装置读取的分配参数确定目标控制温度、在稳定时对可变速压缩机进行PID控制还是ON·OFF控制的信息，使压缩机用电动机13运行。在该运行中，执行图19所示的流程的顺序，控制装置20判断工作中的冷冻机是PID控制中还是在ON·OFF控制中(步骤S210)。在PID控制的情况下，使用所设定的目标控制温度进行PID控制(步骤S211)，返回步骤S210。在这里，在ON·OFF控制的情况下，将对从上述存储单元读取的目标控制温度校正-1℃得到的校正值作为目标控制，进行ON·OFF控制(步骤S212)，返回步骤S210。由此，在本实施例中，因为在ON·OFF控制时，对目标控制温度进行-1℃的校正，控制使得旋转室48的温度升高，所以可以进行高精度的温度管理。

作为第5实施例的变形例，可以进一步提高ON·OFF控制时的精度。这样，在由可变速压缩机ON·OFF控制进行的旋转室48内的温度控制中，测量旋转室48内的温度，对与目标控制温度的偏差进行时间积分，伴随压缩机的ON·OFF的每一次的温度振荡的程度，在正的偏差积分值与负的偏差积分值相等或达到规定比例的定时，使压缩机用电动机13成为ON或OFF，由此实现控制。图21是相对于目标控制温度220a，如222所示，通过对压缩机进行ON·OFF控制而由积分面积进行压缩机用电动机13的控制。

图21是用于表示本发明的第5实施例的变形例涉及的压缩机用电动机13的控制例的图。在这里，在由可变速压缩机ON·OFF进行旋转室48内的温度控制中，测定旋转室48内的温度，对与目标控制温度220的偏差进行时间积分，伴随压缩机ON·OFF的每次温度振荡，在正的偏差的积分值与负的积分偏差的积分值相等或达到规定比例的时刻，使压缩机成为ON或OFF。具体地说，在ON·OFF控制中，在控制旋转室48内的温度的情况下，按照下述方式进行温度控制。

对旋转室48内的温度与控制阈值的偏差进行积分，如图21所示，使正的偏差的积分值为Po。此外，使压缩机OFF时的正的偏差的积分值为p₁，使压缩机ON时的正的偏差的积分值为p₂。同样地，使负的偏差的积分值为No，使压缩机ON时的负的偏差的积分值为n₁，使压缩机OFF时的负的偏差的积分值为n₂。

并且，按照下述方式控制可变速压缩机，以使正的偏差的积分值Po与负的偏差的积分值No相等。

(1)在压缩机ON时，在A×Po≤n₁时，使压缩机成为OFF(A为规定的系数)

(2)在压缩机OFF时，在A’×No＜p₁时，使压缩机成为ON(A’为规定的系数)

(3)通过重复进行上述(1)和(2)的控制，因为可以使振荡的旋转室48内的温度的平均值接近目标控制温度220，所以可以提高转子温度的控制精度。

根据本实施例，即使由于室温等的条件变化切换温度控制模式，也可以自动调整用于控制旋转室48内温度的温度。由此，可以减小在现有的控制中产生的由温度控制模式引起的样本温度的误差。另外，通过根据由目标控制温度与旋转室48内的温度的偏差计算出的积分值，控制可变速压缩机的动作，可以进行减少设备制约的影响的高精度的温度控制，可以期待将样本温度保持在“设定温度±2℃”以内。

实施例6

下面，使用图22至图25，说明本发明的第6实施例中的由反馈控制(或PID控制)向ON·OFF控制的切换控制的具体方法。图22是表示第6实施例涉及的从压缩机用电动机13的反馈控制向ON·OFF控制的转换例的图。图22(1)是表示相对于控制目标温度的温度传感器40a的测定温度231的状态的图。图22(2)是此时的压缩机用电动机13的转速232，如果转速232低于规定的频率，即低于与最小连续转速(下限值)相比较大的切换基准转速(在这里是20Hz)的时间在时刻t₁₁达到规定时间T₁，则控制装置20从反馈控制转换为ON·OFF控制，进行压缩机用电动机13的断续运行。在这里，T_R是冷冻机的启动禁止时间，原本在测定温度231超过目标控制温度的时刻t₁₂，如虚线233所示，重新启动压缩机用电动机13是理想的，但因为未经过冷冻机的启动禁止时间T_R，所以待机直至经过，在时刻t₁₃使压缩机用电动机13重新启动。重新启动时的压缩机的转速是作为切换基准转速的20Hz。然后，通过压缩机的重新启动，在时刻t₁₄，如果测定温度231再次低于目标控制温度，则使压缩机停止。然后反复进行相同的控制，如果高于切换基准转速，且经过启动禁止时间T_R，则使压缩机用电动13重新启动。通过按照这种方式控制，可以在从反馈控制转换为ON·OFF控制时，基本没有温度变化地进行转换。

图23是表示第6实施例的变形例涉及的压缩机用电动机13从反馈控制向ON·OFF控制的转换例的图。图23(1)是表示相对于控制目标温度的温度传感器40a的测定温度241的状态的图。图23(2)是此时的压缩机用电动机13的转速242，如果在转速242达到最小连续转速(下限值，15Hz)后经过规定时间T₁，则控制装置20在时刻t₂₁从反馈控制转换为ON·OFF控制，进行压缩机用电动机13的断续运行。在这里，T_R是冷冻机的启动禁止时间，原本在测定温度241超过目标控制温度的时刻t₂₂，重新启动压缩机用电动机13是理想的，但因为未经过冷冻机的启动禁止时间T_R，所以等待直至经过，在时刻t₂₃使压缩机用电动机13重新启动。重新启动时的压缩机的转速并不是最小连续转速15Hz，而是作为切换基准转速的20Hz。然后，通过压缩机的重新启动，在时刻t₂₄，如果测定温度241再次低于目标控制温度，则使压缩机停止。然后反复进行相同的控制，如果高于切换基准转速，且经过启动禁止时间T_R，则使压缩机用电动13重新启动。通过按照这种方式控制，可以在从反馈控制转换为ON·OFF控制时，基本没有温度变化地进行转换。

图24是表示第6实施例的第2变形例涉及的压缩机用电动机13从反馈控制向ON·OFF控制的转换例的图。图24(1)是表示相对于控制目标温度的温度传感器40a的测定温度251的状态的图。图24(2)是此时的压缩机用电动机13的转速252，控制装置20在转速252低于规定的频率、即低于与最小连续转速(下限值)相比较大的切换基准转速(在这里是20Hz)，而测定温度小于或等于目标控制温度-1℃时，在时刻t₃₁从反馈控制转换为ON·OFF控制，使压缩机用电动机13停止。在这里，T_R是冷冻机的启动禁止时间，原本在测定温度251再次达到目标控制温度的时刻t₃₂，重新启动压缩机用电动机13是理想的，但因为未经过冷冻机的启动禁止时间T_R，所以等待直至经过，在时刻t₃₃使压缩机用电动机13重新启动。重新启动时的压缩机的转速是作为切换基准转速的20Hz。然后，通过压缩机的重新启动，在时刻t₃₄，如果测定温度251再次低于目标控制温度，则使压缩机停止。然后反复进行相同的控制，如果高于切换基准转速，且经过启动禁止时间T_R，则使压缩机用电动13重新启动。通过按照这种方式控制，可以在从反馈控制转换为ON·OFF控制时，基本没有温度变化地进行转换。

图25是表示第6实施例的第3变形例涉及的压缩机用电动机13从反馈控制向ON·OFF控制的转换例的图。图25(1)是表示相对于控制目标温度的温度传感器40a的测定温度261的状态的图。图25(2)是此时的压缩机用电动机13的转速262，控制装置20在转速262达到作为最小连续转速(下限值)的15Hz时，以最小连续转速使压缩机用电动机13继续运行，如果测定温度小于或等于目标控制温度-1℃，则在时刻t₄₁从反馈控制转换为ON·OFF控制，使压缩机用电动机13停止。在这里，T_R是冷冻机的启动禁止时间，原本在测定温度261再次达到目标控制温度的时刻t₄₂，重新启动压缩机用电动机13是理想的，但因为未经过冷冻机的启动禁止时间T_R，所以等待直至经过，在时刻t₄₃使压缩机用电动机13重新启动。重新启动时的压缩机的转速是作为切换基准转速的20Hz。然后，通过压缩机的重新启动，在时刻t₄₄，如果测定温度261再次低于目标控制温度，则使压缩机停止。然后反复进行相同的控制，如果高于切换基准转速，且经过启动禁止时间T_R，则使压缩机用电动13重新启动。通过按照这种方式控制，可以在从反馈控制转换为ON·OFF控制时，基本没有温度变化地进行转换。

实施例7

图26是表示本发明的第7实施例涉及的离心分离机301的整体结构的概略的剖视图。在这里，对于与说明的离心分离机1相同的部分标记相同的标号，重复的说明省略。

在腔室32的外周卷绕安装设有配管的蒸发器33。为了循环供给冷媒而压缩冷媒的压缩机35具有压缩机用电动机13，将从喷出管36喷出的冷媒向冷凝机37供给，冷媒由压缩机37散热·冷却后液化，通过输送通路337、毛细管338，向蒸发器33的下部输送。在蒸发器33中使冷媒气化时，通过吸收旋转室48的热量，冷却旋转室48，气化后的冷媒从蒸发器33的上部排出，经由返回通路(吸入管)342a、342b返回压缩机35。在这里，在本实施例中，在从压缩机37开始，通过输送通路337至毛细管338的通路的中途，设有分流单元337c，并且设有使从输送通路337与返回通路342之间短路的分流通路361(361a、361b)。在分流通路361中，通过设有可以由配置在控制箱29中的控制装置20电气控制的阀360，分流通路361从冷媒流动的方向观察，被分为阀360的上游侧通路361a和下游侧通路361b。下游侧通路361b与设置在返回通路342上的分流单元342c连接。在这里，分流电源337c、342c可以使用T型分流管或其他三分流管等。通过按照这种方式设置分流通路361(361a、361b)，可以将通过毛细管338和蒸发器333的液化后的冷媒分流。阀360由可以控制为“开”或“关”这2级的开关式电磁阀构成，也可以由按照使阀的开口面积从0到最大而分级或连续地可变的方式构成的流量调整式的可变电磁阀构成。阀360在冷冻机的通常运行时闭锁，但在旋转室48充分冷却，从冷冻机的反馈控制(PID控制)转换为ON·OFF控制时，通过控制装置20适当地打开或闭锁。

在与腔室32的底部金属部接触的部分设置温度传感器40a，间接地检测转子31的温度。控制装置20使用温度传感器40a的输出，控制阀360的闭锁和打开。在这里，如果将阀360打开，则冷媒几乎不进入蒸发器33，所以旋转室48不会被冷却。利用这种分流通路361，在进行压缩机用电动机13的ON·OFF控制时，不使压缩机用电动机13停止，或在停止后进行阀360的ON和OFF控制，从而使旋转室48高精度地冷却至目标控制温度。

因为将冷媒以液体状态向压缩机35供给，存在压缩机35的寿命降低或破损的可能性，所以作为压缩机35运行时的条件，优选向压缩机35供给的冷媒是以气化(气体)状态供给。因此，在本实施例中，在分流通路361的内部设置直径缩小部，成为促进冷媒气化的结构。直径缩小部的形状是任意的，可以在通路的一部分使流路缩小，形成使断面面积较小的部分，可以通过阀360或其他缩小单元使开口剖面积缩小地形成，也可以通过减小形成通路的配管本身的内径而使其缩小。在本实施例中，使分流通路361内从阀360至返回通路342的下游侧通路361b的剖面积(内径)大于毛细管338的剖面积(内径)，且小于返回通路(B)342b的剖面积。具体地说，下游侧通路361b的内径直径是1.8mm，长度是300mm。另一方面，毛细管338的内径直径是1.5mm，长度设定为3m。分流通路361的上游侧通路361a的内径为与喷出管36等相同的内径(9.5mm)，以使冷媒顺利地通过。

在本实施例中，如果通过控制装置20的控制将阀360打开，则离开冷凝机37流入输送通路337的冷媒的大部分，在分流单元337c处通过流路阻力较小的分流通路361，然后冷媒通过内径小于上游侧通路361a(剖面积较小)而构成的下游侧通路361b内，在通过分流单元342c与返回通路342合流后气化，通过返回通路(B)342b，返回压缩机35。由此，高压侧的喷出管36内的压力与返回通路(B)342b的压力均衡的时间，当前需要大约2分钟左右，而本实施例可以将其缩短至大约20秒左右，并且，可以将气化后的冷媒向压缩机50供给，可以不降低压缩机的寿命，而在短时间内使高压侧喷出管36内的压力与返回通路342的压力均衡，所以可以缩短至压缩机重新启动时的时间。

另外，插入阀360的位置不仅是图26所示的位置，也可以在分流单元337c或分流单元342c设置三相阀等电磁式的切换阀。另外，设置在分流通路361中的情况下的阀360的形式，不限定于电磁式，只要是通过控制装置20可以进行开闭控制即可，可以是其他阀或开闭单元。例如，在本实施例中，通过缩小分流通路的内径而调整通路的最小剖面积，但作为其他方法，也可以置换为使分流通路361的上游侧通路361a和下游侧通路361b为相同的内径，而使用阀360调节流量，通过由控制装置20控制阀360的开度，调整冷媒的流量，使液化后的冷媒气化，返回压缩机35。

另外，在本实施例中，将分流单元337c设置在毛细管338的上游侧附近，但设置分流单元337c的位置并不限定于此，在不使用冷凝机37的情况下，也可以设置在从压缩机35至毛细管338间的任意位置。此外，也可以取代阀360或在阀360的基础上，在毛细管338侧通路或返回通路(A)342a中设置可电磁式开闭控制的阀。此外，压缩机用电动机可以不是逆变器电动机。

图27是表示使用本发明的第7实施例涉及的离心分离机301的阀360的温度控制例的图。(1)至(3)的各曲线包含时间轴(横轴)而图示。图27(1)是表示旋转室48的目标控制温度与由温度传感器40a进行的测定温度371的状态的曲线，(2)是表示压缩机的转速372的曲线，(3)是表示阀360的ON或OFF的控制状态的曲线。阀360为ON表示阀打开而使分流通路361导通的状态，OFF表示阀关闭而使分流通路361闭锁的状态。控制装置20根据旋转室48的测定温度371，通过反馈控制使压缩机的转速372降低，但如果在箭头372a处达到作为最小连续转速(下限值)的15Hz，则使压缩机用电动机13以最小连续转速持续运行，如果达到最小连续转速(下限值，15Hz)经过规定时间T₁，则在时刻t₅₁从反馈控制转换为阀360的ON·OFF控制。这时，与第5实施例不同，压缩机用电动13以最小连续转速(下限值，15Hz)或略高于最小连续转速的转速(例如20Hz左右)继续断续运行。然后，通过阀360的ON，如果在时刻t₅₂，测定温度371再次上升至目标控制温度，则阀360成为OFF，将来自压缩机35的冷媒向蒸发器33输送。然后反复进行相同的控制，在低于目标控制温度使将阀360成为ON(时刻t₅₃、t₅₅、t₅₇)，在高于目标控制温度时使阀360成为OFF(时刻t₅₄、t₅₆、t₅₈)。这时，关于阀360的ON·OFF间隔，几乎不存在时间上的制约。通过按照上述方式进行控制，可以不使压缩机用电动机13停止，而仅通过阀360的开闭实现目标控制温度。

图28是表示使用本发明的第7实施例的变形例涉及的离心分离机301的阀360的温度控制例的图。(1)至(3)各曲线包含时间轴(横轴)而图示。图28(1)是表示旋转室48的目标控制温度与由温度传感器40a进行的测定温度381的状态的曲线，(2)是表示压缩机的转速382的曲线，(3)是表示阀360的ON或OFF的控制状态的曲线。在本实施例中，并不是如图27所示，在压缩机35工作状态进行阀360的ON·OFF控制，而是同时进行压缩机35的ON·OFF控制和阀360的ON·OFF控制。控制装置20根据旋转室48的测定温度381，通过反馈控制使压缩机的转速382降低，但如果在箭头382a处达到作为最小连续转速(下限值)的15Hz，则使压缩机用电动机13以最小连续转速继续运行，如果达到最小连续转速(下限值，15Hz)经过规定时间T₁，则在时刻t₆₁从反馈控制转换为阀360的ON·OFF控制。这时，通过将阀360从时刻t₆₁以较短时间T_B成为ON，消除从冷凝机37至毛细管338的输送通路与吸入管(返回通路)342的配管内的压力差(均压)。然后，如果在时刻t₆₂，测定温度381再次上升至目标控制温度，则使压缩机重新启动(ON)。然后，如果在时刻t₆₃测定温度381再次降低至目标控制温度，则使压缩机停止(OFF)，同时，使阀360从时刻6₆₃以较短时间T_B成为ON。然后反复进行相同的控制，在高于目标控制温度使压缩机成为ON(时刻t₆₄、t₆₆、t₆₈)，在低于目标控制温度时使压缩机成为ON(时刻t₆₅、t₆₇)。另外，使阀360打开的规定时间T_B可以是输送通路与返回通路的配管内没有压力差的时间，例如，大约30秒。由此，通过消除配管内的压力差，可以减少或消除压缩机重新启动禁止时间的制约。

以上根据实施方式具体地说明了由本发明者实现的发明，但本发明并不限定于上述实施方式，可以在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。

Claims (19)

1.一种离心分离机，其具有：

转子，其由电动机驱动，保持样品；

离心用逆变器，其供给用于驱动上述电动机的电力；

腔室，其收容上述转子；

温度传感器，其检测上述腔室的温度；

冷冻机，其冷却上述腔室，具有压缩机；

压缩机用逆变器，其向上述压缩机供给电力；

压缩机用电动机，其安装在上述压缩机中，通过来自上述压缩机用逆变器的供电进行可变速控制；以及

控制装置，其根据所设定的离心分离运行条件，控制上述离心用逆变器和上述压缩机用逆变器，

其特征在于，

上述控制装置，在上述压缩机用电动机的转速大于规定转速的情况下，根据设定温度和上述温度传感器的检测温度，对上述压缩机用电动机进行反馈控制，在上述压缩机用电动机的转速低于规定转速的情况下，进行将上述压缩机的冷却功能打开或关闭的间歇控制。

2.如权利要求1所述的离心分离机，其特征在于，

与上述规定转速进行比较的上述压缩机用电动机的转速，是根据上述设定温度与上述温度传感器的检测温度的差，由上述控制装置运算得到的应使上述压缩机用电动机旋转的转速。

3.如权利要求2所述的离心分离机，其特征在于，

上述运算是PID运算。

4.如权利要求2所述的离心分离机，其特征在于，

具有可以输入设定温度的输入部，

上述控制装置根据所输入的设定温度，设定用于使上述转子成为设定温度的目标控制温度，根据上述目标控制温度与上述温度传感器的检测温度，对上述压缩机用电动机进行反馈控制。

5.如权利要求4所述的离心分离机，其特征在于，

上述控制装置，在上述间歇控制中上述温度传感器的检测温度高于上述目标控制温度的情况下，且在上述压缩机用电动机的转速大于所设定的最小连续转速时，关闭上述压缩机的冷却功能。

6.如权利要求4所述的离心分离机，其特征在于，

上述控制装置，在上述间歇控制中，上述温度传感器的检测温度在规定时间内连续高于上述目标控制温度的情况下，结束上述间歇控制，转换为上述反馈控制。

7.如权利要求1至6中任意一项所述的离心分离机，其特征在于，

上述温度传感器配置为，与上述腔室下部的金属部接触。

8.如权利要求1至6中任意一项所述的离心分离机，其特征在于，

上述控制装置监视上述压缩机用电动机的转速低于规定转速的状态是否持续大于或等于上述规定时间，以及上述压缩机用电动机的转速是否达到设定的最小连续转速，在判断低于上述规定转速的状态持续大于或等于规定时间，或上述转速达到上述最小连续转速的情况下，进行打开或关闭上述压缩机的冷却功能的间歇控制。

9.如权利要求1至6中任意一项所述的离心分离机，其特征在于，

上述控制装置在上述间歇控制中，对上述压缩机用电动机进行接通/断开控制。

10.如权利要求9所述的离心分离机，其特征在于，

在上述间歇控制中，在断开上述压缩机用电动机时，至少在最小断开时间内维持断开。

11.如权利要求5所述的离心分离机，其特征在于，具有：

蒸发器；

输送通路，其将上述压缩机压缩的冷媒向上述蒸发器供给；

从上述蒸发器到上述压缩机的返回通路；

分流通路，其通过使从上述输送通路到上述返回通路短路，从而对上述蒸发器进行分流；以及

阀，其设置在上述分流通路中，

上述控制装置在上述间歇控制中，对上述阀进行开闭控制。

12.如权利要求11所述的离心分离机，其特征在于，

上述控制装置在对上述阀进行关闭控制时，进行控制以使得上述压缩机用电动机以上述最小连续转速旋转。

13.如权利要求12所述的离心分离机，其特征在于，

上述控制装置在上述间歇控制中，对上述阀进行开闭控制，并且，进行控制以使得上述压缩机用电动机进行连续运行或断续运行。

14.如权利要求13所述的离心分离机，其特征在于，

上述控制装置在使上述压缩机用电动机断续运行的控制中，控制上述阀的打开时间，使其短于上述断续运行的间隔。

15.如权利要求5所述的离心分离机，其特征在于，

在上述转子的温度控制开始时，以上述温度传感器的检测温度作为反馈信息，在根据上述目标控制温度与上述温度传感器的检测温度的差通过上述运算求出的转速高于上述最小连续转速的情况下，

将根据上述转子的设定转速与上述转子的可设定最大转速的比例求出的系数与最大连续转速相乘，将得到的转速作为上述压缩机用电动机的设定转速。

16.如权利要求5所述的离心分离机，其特征在于，

在上述转子的温度控制开始时，以上述温度传感器的检测温度作为反馈信息，在根据上述目标控制温度与上述温度传感器的检测温度的差通过上述运算求出的转速高于上述最小连续转速的情况下，

以根据预先记录的转子的风损系数与运行中的转子转速计算出发热量的值为系数，与最大连续转速相乘，将得到的转速作为上述压缩机用电动机的设定转速。

17.如权利要求11所述的离心分离机，其特征在于，具有：

毛细管，其设置在上述压缩机与上述蒸发器之间，

上述分流通路连结上述毛细管入口侧与上述返回通路，上述阀用于使冷媒流过上述分流通路，

在上述分流通路的一部分设有直径缩小部。

18.如权利要求17所述的离心分离机，其特征在于，

上述阀是能够可变地调整流量的可变阀，通过调整流量使其作为上述直径缩小部起作用。

19.如权利要求17所述的离心分离机，其特征在于，

上述控制装置在上述压缩机用电动机的转速低于规定转速的情况下，对上述阀进行开闭控制。