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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Konstruktion zum Sicherstellen
der elektrischen Sicherheit einer Zentrifuge.
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Eine
Zentrifuge ist so aufgebaut, dass ein Rotor, der durch ein Rohr
und eine Flasche zum Haltern einer zu trennenden Probe veranlasst
wird, in einer Rotorkammer (Drehkammer) aufgenommen ist, und der
Rotor mit hoher Geschwindigkeit durch eine Antriebseinheit gedreht
wird, beispielsweise einen Motor, wenn ein Öffnungsabschnitt der Rotorkammer hermetisch
durch eine Tür
verschlossen ist, um hierdurch die von dem Rotor gehaltene Probe
zu trennen und zu reinigen. Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Rotors ändert sich
in Abhängigkeit
von den Einsatzbedingungen. Im allgemeinen werden Familien von Erzeugnissen
zur Verfügung
gestellt, die Umdrehungsgeschwindigkeiten aufweisen, die in einem weiten
Bereich zwischen einer relativ geringen Geschwindigkeit, deren Maximalwert
etwa einige 1000 Umdrehungen pro Minute (min–1)
beträgt,
bis zu einer hohen Geschwindigkeit liegen, deren Maximalwert etwa
150000 min–1 beträgt.
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6 zeigt
die Ausbildung einer herkömmlichen
Zentrifuge. Die Zentrifuge weist ein Motorgehäuse (Gehäuse) 5 eines Motors 5a auf,
der als Drehantriebsquelle dient, eine sich drehende Spindel (eine
Welle) 5b, die drehbar mit dem Motor 5a verbunden
ist, einen Rotor 1, der an der Drehwelle 5b befestigt
ist, und dazu ausgebildet ist, eine zu trennende Probe zu haltern,
eine Rotorkammer 2, die dazu ausgebildet ist, den Rotor 1 aufzunehmen,
und einen Öffnungsabschnitt 2a in
ihrer oberen Oberfläche
aufweist, eine Tür 3,
die geöffnet
und geschlossen werden kann, und in dem Öffnungsabschnitt 2a der
Rotorkammer 2 vorgesehen ist, einen Türverriegelungsmechanismus 4,
der dazu ausgebildet ist, das Öffnen/Schließen der
Tür 3 einzuschränken, einen
Türöffnungs/Schließdetektor 12,
der zum Öffnen/Schließen der
Tür 3 ausgebildet
ist, und eine Steuereinheit 60, die zum Steuern des Motors 5a und des
Türverriegelungsmechanismus 4 ausgebildet
ist. Das Motorgehäuse 5,
die Rotorkammer 2, der Türverriegelungsmechanismus 4,
und die Steuereinheit 60 sind in einem Gehäuse (Gestell) 10 aufgenommen.
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Wenn
bei einer derartigen Zentrifuge die Tür 3 der Rotorkammer 2 geöffnet ist,
kann ein Benutzer die sich drehende Welle 5b des Motors 5a und
den Rotor 1 berühren,
der elektrisch mit der sich drehenden Welle 5b verbunden
sein kann. Daher ist im Allgemeinen eine elektrische isolierende
Schicht zwischen der Wicklung 5a und der sich drehenden
Welle 5b vorgesehen, um hierdurch zu verhindern, dass der
Benutzer einen Stromschlag erleidet.
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Weiterhin
ist, um zu verhindern, dass eine Stromversorgungsspannung auf der
sich drehenden Welle 5b hervorgerufen wird, wenn bei einer
derartigen Isolierschicht ein dielektrischer Durchbruch hervorgerufen
wird, eine Stromschlagschutzvorrichtung vorgesehen, durch elektrisches Erden
des Motorgehäuses 5 des
Motors 5a über
eine Erdungsverbindungsleitung 8. Normalerweise ist das
Gehäuse 10 der
Zentrifuge mit einer Erdungsverbindungsleitung 9 verbunden.
Daher ist die Erdungsverbindungsleitung 8 des Motorgehäuses 5 elektrisch
mit einem Teil des Gehäuses 10 der
Zentrifuge verbunden, das in der Nähe des Motorgehäuses 5 angeordnet
ist. Der Wert eines Kriechstroms der Zentrifuge ist hierbei auf
einen Wert begrenzt, der vorher entsprechend der JIS-Sicherheitsnorm
(japanische Industrienorm) oder der IEC-Sicherheitsnorm (der Norm
der internationalen elektrotechnischen Kommission) festgelegt ist,
so dass ein menschlicher Körper
nicht ernsthaft beeinflusst wird, oder auf einen niedrigeren Wert
(beispielsweise 3,5 mA oder weniger). Weiterhin ist es erforderlich,
mehrere Stromschlagschutzvorrichtungen an Teilen einer Zentrifuge
anzuordnen, bei denen es möglich
ist, dass sie von Benutzern berührt
werden. Weiterhin ist vorgeschrieben, dass dann, wenn ein Isolierteil
als die Stromschlagschutzvorrichtung verwendet wird, das Isolierteil
eine hohe Spannungsfestigkeit aufweisen muss (beispielsweise 1300
V oder höher).
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Bei
einigen Bedingungen, unter welchen die Zentrifuge eingesetzt wird,
kann es jedoch geschehen, dass ein Benutzer die Zentrifuge in einer
Umgebung einsetzt, in welcher keine Erdungseinrichtung vorgesehen
ist. In diesem Fall kann die voranstehend erwähnte Stromschlagschutzvorrichtung
nicht eingesetzt werden, welche die Erdung verwendet. Daher wird
ein Trenntransformator 13 als eine andere übliche Stromschlagschutzvorrichtung
eingesetzt, wie in 5 gezeigt, um hierdurch die
Sicherheit zu erzielen. Weiterhin wird manchmal ein Verfahren eingesetzt,
eine doppelte Isolierung oder eine verstärkte Isolierung des Gehäuses des
Motors selbst einzusetzen, unter Verwendung einer Isolierschicht
zum Isolieren der Wicklung eines Motors, als weitere Maßnahme zum
Sicherstellen der Sicherheit.
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Im
Stand der Technik beschreibt die JP-UM-B-60-20753 eine Vorgehensweise
zum Verhindern des Auftretens eines Stromschlages durch Bereitstellung
einer elektrisch isolierenden Schicht zwischen der Rotorwicklung
und der sich drehenden Welle eines Motors, oder eine Doppelisolierungsvorgehensweise,
bei welcher auch ein Motorgehäuse aus
einem Isoliermaterial besteht. Weiterhin beschreibt die JP-A-9-187428
eine Vorgehensweise, das Auftreten eines Kriechstroms unter Verwendung eines
Trenntransformators zu verhindern. Weiterhin beschreibt die JP-A-2001-87677
die Vorgehensweise, einen Zentrifugenrotor, der an der sich drehenden Welle
eines Motors angebracht ist, aus Isoliermaterial auszubilden, um
hierdurch die Sicherheit in einem Falle sicherzustellen, wenn ein
Benutzer den Rotor und dergleichen berührt.
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Zwar
sind jene Konstruktionen, bei welchen der voranstehend geschilderte
Trenntransformator 13 eingesetzt wird, und die Konstruktionen
des Motors 5a, bei welchem eine doppelte Isolierung oder eine
verstärkte
Isolierung vorgesehen ist, in jenem Fall vorteilhaft, wenn die Erdungsverbindungsleitung 9 nicht
geerdet ist, jedoch weisen derartigen Konstruktionen das Problem
auf, dass sie zu einer Erhöhung
der Kosten der Zentrifuge führen.
Weiterhin unterliegt die in der JP-A-2001-87677 geschilderte Vorgehensweise
in der Hinsicht einer Einschränkung, dass
das Herstellungsmaterial des Rotors ein Isoliermaterial sein muss.
Daher ist es schwierig, einen Rotor, der normalerweise aus Metallmaterial
besteht, mit einem Zentrifugenkörper
zu kombinieren.
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Wenn
der voranstehend geschilderte Trenntransformator verwendet wird,
oder wenn bei dem Motor eine doppelte Isolierung oder eine verstärkte Isolierung
vorgesehen wird, werden nicht nur mehrere Stromschlagschutzvorrichtungen
eingesetzt, sondern auch derartige Gegenmaßnahmen, welche den Wert eines
Kriechstroms (des elektrischen Stroms, der durch den Körper eines
Benutzers fließt,
wenn der Benutzer den Rotor berührt)
begrenzen, der durch die Streukapazität erzeugt wird, und zwar auf einen
Kriechstromwert, der entsprechend den Sicherheitsnormen festgelegt
wird, oder weniger.
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Daher
besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung
einer Zentrifuge, welche eine relativ einfache Anordnung dazu einsetzt,
den Kriechstrom zu verringern, und auf zweifache Weise das Auftreten
eines Stromschlags verhindert, ohne einen teuren Trenntransformator
einzusetzen, und ohne eine doppelte Isolierung oder eine verstärkte Isolierkonstruktion
des Motors, und ohne zusätzliche Gegenmaßnahmen
zur Verringerung des Kriechstroms.
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Die
voranstehenden und weitere Ziele und neuen Merkmale der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen
noch deutlicher.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung konzentrierten ihre Aufmerksamkeit
auf die folgenden Eigenschaften einer Zentrifuge, und haben hieraus
die vorliegende Erfindung entwickelt. Normalerweise ist eine Zentrifuge
so ausgebildet, dass während
ihres Betriebs die Tür
der Rotorkammer verriegelt ist, und nicht geöffnet werden kann, um hierdurch
die Sicherheit gegen eine unerwartete mechanische Beschädigung im
Betrieb sicherzustellen. Die Erfinder stellten fest, dass infolge
der Tatsache, dass die Tür geschlossen
ist, ein Benutzer der Zentrifuge nicht die sich drehende Welle des
Motors und den Rotor im Betrieb berühren kann, so dass das Auftreten
eines Stromschlages infolge der Tatsache verhindert werden kann,
dass der Benutzer den Motor oder den Rotor berührt. Daher kann der Stromschlagschutz
verdoppelt werden. Daher kann die Erdung des Motorgehäuses weggelassen
werden. Wenn jedoch die Zentrifuge angehalten ist, kann ein Benutzer
die Tür öffnen, und
den Rotor und dergleichen berühren.
Daher muss das Motorgehäuse,
das weder eine Doppelisolierkonstruktion noch eine verstärkte Isolierkonstruktion
aufweist, einen Erdungsanschluss aufweisen. Wenn die Zentrifuge
angehalten ist, ist es jedoch nicht erforderlich, dass sich der
Motor dreht, so dass die Trennung der Motortreiberschaltung von
der Stromversorgung als eine Stromschlagschutzvorrichtung eingesetzt
werden kann. Sowohl in einem Fall, in welchem die Zentrifuge in
Betrieb ist, als auch in einem Fall, in welchem die Zentrifuge angehalten
ist, wird daher diese Stromschlagschutzvorrichtung der Isolierkonstruktion
hinzugefügt,
die zwischen der Wicklungsleitung und der sich drehenden Welle des Motors
vorgesehen ist, so dass mehrere Stromschlagschutzvorrichtungen erzielt
werden können.
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Grundlagen
der repräsentativen
Aspekte der vorliegenden Erfindung sind folgende.
- (1)
Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird eine Zentrifuge zur Verfügung gestellt,
die ein Motorgehäuse
aufweist, das einen Motor enthält,
der als Drehantriebsquelle dient; eine sich drehende Welle, die
an dem Motor angeschlossen ist; einen Rotor, der an der sich drehenden
Welle befestigt ist, und dazu ausgebildet ist, eine zu trennende
Probe zu haltern; eine Rotorkammer, die zur Aufnahme des Rotors
ausgebildet ist, und in ihrer oberen Oberfläche einen Öffnungsabschnitt aufweist; eine
Tür, die
in dem Öffnungsabschnitt
der Rotorkammer vorgesehen ist, und geöffnet und geschlossen werden
kann; einen Türverriegelungsmechanismus,
der dazu ausgebildet ist, das Öffnen/Schließen der
Tür zu
begrenzen; eine Steuereinheit, die zum Steuern des Motors und des
Türverriegelungsmechanismus
ausgebildet ist; ein Gehäuse,
das zur Aufnahme des Motorgehäuses ausgebildet
ist, der Rotorkammer, des Türverriegelungsmechanismus,
und der Steuereinheit, und ein offenes Teil an dem Öffnungsabschnitt
in der oberen Oberfläche
der Rotorkammer aufweist, so dass die Tür so in dem offenen Teil vorgesehen ist,
dass sie geöffnet
und geschlossen werden kann; und eine Schalteinheit, die dazu ausgebildet
ist, in den elektrisch leitenden oder den elektrisch nicht leitenden
Zustand versetzt zu werden, und elektrisch an eine Leitung zum Liefern
elektrischer Energie an den Motor angeschlossen ist, wobei die Leitung
die Steuereinheit und den Motor verbindet, wobei dann, wenn der
Türverriegelungsmechanismus
nicht die Tür
verriegelt, die Schalteinheit in den elektrisch nicht leitenden
Zustand versetzt wird.
- (2) Eine Ausführungsform
der Zentrifuge gemäß der voranstehend
geschilderten Ausbildung (1) ist so ausgebildet, dass die
Schalteinheit durch die Steuereinheit so gesteuert wird, dass sie
in den elektrisch nicht leitenden Zustand versetzt wird, wenn der
Türverriegelungsmechanismus
nicht die Tür
verriegelt.
- (3) Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung wird eine Zentrifuge zur Verfügung gestellt,
die ein Motorgehäuse
aufweist, das einen Motor enthält, der
als eine Drehantriebsquelle dient; eine sich drehende Welle, die
an den Motor angeschlossen ist; einen Rotor, der an der sich drehenden
Welle befestigt ist, und dazu ausgebildet ist, eine zu trennende
Probe zu haltern; eine Rotorkammer, die dazu ausgebildet ist, den
Rotor aufzunehmen, und einen Öffnungsabschnitt
in ihrer oberen Oberfläche
aufweist; eine Tür,
die in dem Öffnungsabschnitt
der Rotorkammer vorgesehen ist, und geöffnet und geschlossen werden
kann; einen Türöffnungs/Schließdetektor,
der dazu ausgebildet ist, das Öffnen/Schließen der
Tür zu
erfassen; eine Steuereinheit, die zum Steuern des Motors ausgebildet
ist; ein Gehäuse,
das dazu ausgebildet ist, das Motorgehäuse aufzunehmen, die Rotorkammer,
den Türverriegelungsmechanismus,
und die Steuereinheit, und ein offenes Teil aufweist, an dem Öffnungsabschnitt
in der oberen Oberfläche
der Rotorkammer, so dass die Tür
in dem offenen Teil so vorgesehen ist, dass sie geöffnet und
geschlossen werden kann; und eine Schalteinheit, die dazu ausgebildet
ist, in den elektrisch leitenden Zustand oder den elektrisch nicht
leitenden Zustand versetzt zu werden, und elektrisch an eine Leitung
zum Zuführen
elektrischer Energie zum Motor angeschlossen ist, wobei die Leitung
die Steuereinheit und den Motor verbindet, und die Schalteinheit
so gesteuert wird, dass sie in den elektrisch nicht leitenden Zustand versetzt
wird, wenn die Tür
geöffnet
ist.
- (4) Eine Ausführungsform
der Zentrifuge gemäß der Erfindung,
wie sie voranstehend unter (3) beschrieben wurde, ist so ausgebildet,
dass dann, wenn der Türöffnungs/Schließdetektor
das Öffnen der
Tür feststellt,
die Schalteinheit in den elektrisch nicht leitenden Zustand versetzt
wird.
- (5) Eine Ausführungsform
der Zentrifuge gemäß der Erfindung,
die voranstehend unter (1) bis (4) beschrieben wurde, ist so ausgebildet,
dass dann, wenn die Steuereinheit den Motor nicht steuert, die Schalteinheit
in den elektrisch nicht leitenden Zustand versetzt wird.
- (6) Eine Ausführungsform
der Zentrifuge gemäß der Erfindung,
wie sie voranstehend unter (1) bis (5) beschrieben wurde, ist so
ausgebildet, dass die Schalteinheit ein Elektromagnetschalter ist.
- (7) Eine Ausführungsform
der Zentrifuge gemäß der Erfindung,
wie sie voranstehend unter (1) bis (6) beschrieben wurde, ist so
ausgebildet, dass das Motorgehäuse
elektrisch von dem Gehäuse getrennt
ist, und in dem Gehäuse
aufgenommen ist.
- (8) Eine Ausführungsform
der Zentrifuge gemäß der Erfindung,
wie sie voranstehend unter (1) bis (7) beschrieben wurde, ist so
ausgebildet, dass der Rotor aus einem Metallmaterial besteht.
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Bei
der Ausbildung der Zentrifuge gemäß der Erfindung, wie sie voranstehend
unter (1) beschrieben wurde, ist eine Schalteinheit, die dazu ausgebildet
ist, in den elektrisch leitenden Zustand oder in den elektrisch
nicht leitenden Zustand versetzt zu werden, elektrisch in eine Motorantriebsstromversorgungsleitung
geschaltet, welche die Steuereinheit und den Motor verbindet. Wenn
die Tür
der Zentrifuge in einem Zustand geöffnet wird, in welchem ein Benutzer
den Rotor und die sich drehende Welle des Motors berühren kann,
wird die Schalteinheit in den elektrisch nicht leitenden Zustand
versetzt. Daher kann die Stromschlagschutzvorrichtung dadurch verdoppelt
werden, dass das Nichtleiten elektrischen Stroms in der Schalteinheit
verursacht wird, zusätzlich
zur Bereitstellung der Isolierung des Motors. Daher kann das Erfordernis
ausgeschaltet werden, einen zusätzlichen
Trenntransformator und eine doppelte Isolierung oder eine verstärkte Isolierung
des Motors vorsehen zu müssen,
wie dies beim Stand der Technik der Fall ist. Daher kann eine kostengünstige Zentrifuge
mit einfacher Konstruktion zur Verfügung gestellt werden. Wenn
der Motor in Betrieb ist, wird hierbei die Schalteinheit in den
elektrischen leitenden Zustand versetzt. Allerdings ist die Tür der Zentrifuge geschlossen,
und verriegelt, so dass ein Benutzer nicht den Rotor und die sich
drehende Welle des Motors berühren
kann. Daher kann die Stromschlagschutzvorrichtung dadurch verdoppelt
werden, dass das Verriegeln der Tür zusätzlich zur Isolierung des Motors
vorgesehen wird.
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Weiterhin
wird speziell gemäß der Erfindung, wie
sie voranstehend unter (6) beschrieben wurde, ein Elektromagnetschalter
als die Schalteinheit eingesetzt. Wenn der Elektromagnetschalter
in den elektrisch nicht leitenden Zustand versetzt wird, kann daher
eine hohe Spannungsfestigkeit (beispielsweise 1300 V oder mehr)
die zwischen den Klemmen des Schalters vorhanden ist, und als die
Stromschlagschutzvorrichtung dienen muss, einfach erzielt werden.
Weiterhin kann im Vergleich zu einer Schalteinheit, die als elektronischer
Schalter ausgebildet ist, beispielsweise als ein Transistor, die
Streukapazität
verringert werden. Daher kann die Unterdrückung des Wertes des Kriechstroms,
der hervorgerufen wird, wenn ein Benutzer den Rotor und die sich
drehende Welle des Motors im angehaltenen Zustand berührt, auf
einen Wert, der gemäß der JIS-Norm
und der IEC-Norm festgelegt ist, oder weniger erleichtert werden.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
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1 die
Konstruktion einer Zentrifuge gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
Ansicht zur Erläuterung
eines Zustands, bei welchem eine Tür bei der Zentrifuge gemäß der Erfindung
von 1 geschlossen ist;
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3 eine
Ansicht zur Erläuterung
der Konstruktion eines wesentlichen Teils eines Beispiels für die in 1 gezeigte
Zentrifuge gemäß der Erfindung;
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4 eine
Ansicht zur Erläuterung
der Konstruktion eines wesentlichen Teils eines weiteren Beispiels
für die
in 1 gezeigte Zentrifuge gemäß der Erfindung;
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5 eine
Ansicht zur Erläuterung
der Konstruktion eines Beispiels für eine bekannte Zentrifuge;
und
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6 eine
Ansicht zur Erläuterung
der Konstruktion eines weiteren Beispiels für eine bekannte Zentrifuge.
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Nachstehend
werden Ausführungsformen der
Erfindung im Einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben. Hierbei bezeichnen gleiche Bezugszeichen Teile mit
gleicher Funktionsweise in den gesamten Figuren. Daher wird hier
auf eine redundante Beschreibung derartiger Teile verzichtet. Weiterhin
werden Teile mit den gleichen Funktionen wie entsprechende Teile
im Stand der Technik mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Die 1 und 2 zeigen
die Konstruktion einer Zentrifuge gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Hierbei ist 1 eine Ansicht,
die einen Zustand erläutert,
in welchem eine Schalteinheit 7 im nicht leitenden Zustand
ist, und in welchem ein Motor 5a angehalten ist, so dass
sich ein Rotor 1 nicht dreht. 2 ist eine
Ansicht, die einen Zustand erläutert,
in welchem die Schalteinheit 7 sich im elektrisch leitenden
Zustand befindet, und in welchem sich der Motor 5a dreht,
so dass der Rotor 1 gedreht wird. Die Zentrifuge weist
ein Metallgehäuse
(Gestell) 10 auf, das beispielsweise in Aufsicht viereckig
im Querschnitt ist. Die Zentrifuge weist weiterhin ein Motorgehäuse 5 aus
Metall auf, welches den Motor 5a aufnimmt, der als Drehantriebsquelle
dient. Die Zentrifuge weist weiterhin eine sich drehende Spindel
(Welle) 5b aus Metall auf, die mit dem Motor 5a verbunden ist,
den Rotor 1, der aus einem Metallmaterial (beispielsweise
einer Legierung auf Aluminiumgrundlage) besteht, und eine zu trennende
Probe haltert, eine Rotorkammer 2, welche den Rotor 1 aufnimmt, und
in ihrer oberen Oberfläche
einen Öffnungsabschnitt 2a aufweist,
eine Tür 3,
die geöffnet
und geschlossen werden kann, und in dem Öffnungsabschnitt 2a der
Rotorkammer 2 vorgesehen ist, der in dem Gehäuse 10 angeordnet
ist, einen Türverriegelungsmechanismus 4,
der zur Einschränkung
des Öffnens/Schließens der
Tür 3 ausgebildet
ist, einen Türöffnungs/Schließdetektor 12,
der dazu ausgebildet ist, das Öffnen
bzw. Schließen
der Tür
zu erfassen, die Schalteinheit 7, die elektrisch an eine
Versorgungsleitung L für
die Antriebsenergie des Motors 5a angeschlossen ist, und
eine Steuereinheit 61, die dazu ausgebildet ist, den Motor 5a,
den Türverriegelungsmechanismus 4 und
die Schalteinheit 7 zu steuern. Diese Figuren erläutern einen
Zustand, in welchem das Gehäuse 10 nicht
elektrisch an die Erde E angeschlossen ist. Weiterhin ist diese
Ausführungsform
der Erfindung nicht mit einer Erdungsverbindungsleitung (entsprechend
der Verbindungsleitung 8 von 6) versehen,
die dazu ausgebildet ist, elektrisch das Motorgehäuse 5 mit
dem Gehäuse 10 zu verbinden.
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Der
Motor 5a ist beispielsweise ein Dreiphasen-Induktionsmotor,
der durch eine dreiphasige Wechselstromversorgung betrieben wird,
die eine Spannung von 300 V zur Verfügung stellt. Eine Isolierschicht
ist zwischen der Wicklungsleitung und dem Eisenkern des Motors 5a oder
auf der Außenumfangsoberfläche der
sich drehenden Welle 5b des Motors 5a vorgesehen. 3 zeigt
eine in der Praxis eingesetzte Verbindungsmöglichkeit zwischen dem Motor 5a und
der Schalteinheit 7.
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Wie
in 3 gezeigt, weist die Steuerschaltung 61 eine
Motortreiberschaltung 61a auf. Die Motortreiberschaltung 61a weist
ein Wechselrichtersystem auf, und wandelt eine Wechselstromversorgungsspannung,
die von einer Wechselstromversorgung 11 geliefert wird,
die beispielsweise eine Netzwechselstromversorgung ist, die eine
Spannung von 100 V oder 200 V (50/60 Hz) zur Verfügung stellt,
auf eine dreiphasige Wechselstromversorgungsspannung von 300 V (5
Hz bis 2,6 kHz) um, unter Verwendung eines Wechselrichters 61a.
Daher werden die Wechselstromspannungen der drei Phasen an Leitungen
L1, L2 und L3 ausgegeben.
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Die
Schalteinheit 7 ist so ausgebildet, dass sie das Leiten
elektrischen Stroms (oder den Anschlus oder das Nichtleiten elektrischen
Stroms (oder die Unterbrechung) der Leitung L in Reaktion auf ein Steuersignal
veranlasst, das an ihre Steuerklemme CL angelegt wird. Bei der bevorzugten
Ausführungsform
ist die Schalteinheit 7 als ein Elektromagnetschalter (ein
elektromagnetisches Relais) ausgebildet. 3 zeigt
ein Beispiel, bei welchem eine dreipolige Ausführung vorgesehen ist (mit drei
Kontaktpunkten). Drei Kontaktpunkte (S1, S2 und S3) des Elektromagnetschalters 7,
der als die Schalteinheit dient, sind an die Stromversorgungsleitung
L1, L2 bzw. L3 angeschlossen. Dreiphasen-Wechselstromenergie wird
einer Dreiphasenwicklung 5c des Induktionsmotors 5a über diese
Kontaktpunkte zugeführt.
Die Steuerung des Leitens elektrischen Stroms (oder der Anschluss)
oder des Nichtleitens elektrischen Stroms (oder die Unterbrechung)
jedes der Schalter S1, S2 und S3 des Elektromagnetschalters 7 wird
in Reaktion auf ein Steuersignal durchgeführt, das an die Steuerklemme
CL des Elektromagnetschalters 7 durch die Steuereinheit 61 angelegt
wird. 4 zeigt ein weiteres Beispiel für jene Konstruktion,
welche einen Elektromagnetschalter als die Schalteinheit 7 einsetzt.
Der Schalter 7 von 4 ist ein
Beispiel dafür,
drei elektromagnetische Schalter des einpoligen Typs (S1, S2 und
S3) einzusetzen. Daher kann die Zentrifuge ähnlich wie in dem in 3 gezeigten
Fall ausgebildet sein.
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Nachstehend
wird der Betrieb der Ausführungsform
gemäß der Erfindung
beschrieben. Die Schalteinheit (der Elektromagnetschalter) 7 wird
so durch die Steuereinheit 61 gesteuert, dass sie in den leitenden
Zustand versetzt wird, wenn die Tür in den geschlossenen Zustand
versetzt wird, wie in 2 gezeigt, im Zustand des Betriebs
der Zentrifuge. Wenn der Türöffnungs/Schließdetektor 12 den
geschlossenen Zustand der Tür 3 feststellt,
nachdem die Tür 3 geschlossen
wurde, oder wenn die Tür 3 durch
den Türverriegelungsmechanismus 4 verriegelt
wird, nachdem die Tür 3 geschlossen
wurde, wird jeder der Kontaktpunkte S1, S2 und S3 des in 3 gezeigten
Elektromagnetschalters 7 in den leitenden Zustand (Verbindungszustand)
versetzt. Danach liefert die Motortreiberschaltung 61a eine
hohe dreiphasige Wechselstromversorgungsspannung (beispielsweise
300 V) an die Wicklungsleitung 5c des Motors 5a über die
Stromversorgungsleitung L, damit sich der Motor 5a dreht.
Die Spannung, die von der Wechselstromversorgung 11 erzeugt
wird, wird daher durch den Wechselrichter 61a heraufgesetzt, der
in der Steuereinheit 61 vorgesehen ist, und wird der Wicklungsleitung 5c des
Motors 5a zugeführt. Während des
Betriebs des Motors 5a ist daher die Stromschlagschutzvorrichtung,
die zwischen der Wechselstromversorgung 11 und sowohl dem
Rotor 1 als auch dem Motorgehäuse 5 vorhanden ist,
nur die beim Motor 5a vorhandene Isolierung. Während des
Betriebs des Motors 5a ist jedoch die Tür 3 geschlossen und
verriegelt. Daher kann ein Benutzer der Zentrifuge nicht das Motorgehäuse 5,
die sich drehende Welle 5b des Motors 5a, und
den Rotor 1 berühren.
Andererseits ist das Motorgehäuse 5 nicht elektrisch
mit dem Gehäuse 10 verbunden.
Dies bedeutet, dass dort eine zweite Stromschlagschutzvorrichtung
vorhanden ist.
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Andererseits
empfängt,
wenn der Betrieb der Zentrifuge unterbrochen wird, und die Tür geöffnet wird,
in einem Fall, in welchem die Steuereinheit 61 die Verriegelung
durch den Türverriegelungsmechanismus 4 aufhebt,
und der Benutzer die Tür 3 öffnet, die
Steuereinheit 61 ein Verriegelungsaufhebungssignal, welches
die Aufhebung der Verriegelung durch den Türverriegelungsmechanismus 4 anweist,
oder ein Öffnungssignal,
das von dem Türöffnungs/Schließdetektor 12 geschickt
wird, und gibt ein Steuersignal an die Steuerklemme CL aus, wodurch jeder
der Kontaktpunkte S1, S2 und S3 der in 3 gezeigten
Schalteinheit 7 in einen nicht leitenden Zustand (einen
Unterbrechungszustand) versetzt wird, wodurch die elektrische Verbindung
zwischen der Wicklungsleitung 5c des Motors 5a und
der Antriebsstromversorgung unterbrochen wird. Wenn die Tür 3 geöffnet ist,
kann ein Benutzer die sich drehende Welle 5b des Motors 5a und
den Rotor 1 berühren, der
elektrisch leitend mit der sich drehenden Welle 5b verbunden
ist.
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Allerdings
wird gemäß der Erfindung
die elektrische Verbindung zwischen der Antriebsstromversorgung
und der Motorwicklungsleitung 5c durch die Schalteinheit 7 unterbrochen.
In einem Zustand, in welchem die Tür geöffnet ist, dient daher die Schalteinheit 7 als
eine zweite Stromschlagschutzvorrichtung.
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Die
Vorteile der Verwendung des elektromagnetischen Schalters als die
Schalteinheit 7, die gemäß der Erfindung vorgesehen
ist, bestehen darin, dass die Spannungsfestigkeit, die zwischen
beiden Klemmen der Schalteinheit 7 vorhanden ist, auf 1300 V
oder mehr eingestellt werden kann, und dass die Streukapazität Cs (siehe 3)
zwischen beiden Klemmen der Schalteinheit 7 im Unterbrechungszustand
(im nicht leitenden Zustand) niedrig sein kann. Insbesondere ist
die Verwendung des elektromagnetischen Schalters bei der Durchführung eines
Spannungsfestigkeitsversuchs bei der Zentrifuge vorteilhaft. Infolge
der niedrigen Streukapazität
Cs des elektromagnetischen Schalters bei Unterbrechung ist darüber hinaus
die Verwendung des elektromagnetischen Schalters in der Hinsicht
vorteilhaft, dass der Kriechstrom verringert wird, der entsteht,
wenn ein Benutzer den Rotor oder die sich drehende Welle des Motors 5a berührt. Falls
es ausreichend ist, eine Schalteinheit 7 zu verwenden,
die eine relativ niedrige Spannungsfestigkeit aufweist, kann ein
elektronischer Schalter, der durch einen Halbleiterschalter gebildet
wird, bei dem ein Transistor eingesetzt wird, anstatt des elektromagnetischen
Schalters als eine derartige Schalteinheit 7 verwendet
werden.
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Die
Steuerung der Schalteinheit 7 kann durch die Steuereinheit 61 durchgeführt werden, wenn
das Öffnen
bzw. Schließen
der Tür 3 durch
den Türöffnungs/Schließdetektor 12 festgestellt
wird. Alternativ kann die Steuerung der Schalteinheit 7 durch die
Steuereinheit 61 durchgeführt werden, wenn die Verriegelung
der Tür
durch den Türverriegelungsmechanismus 4 erfolgt,
oder wenn die Aufhebung der Verriegelung der Tür festgestellt wird. Alternativ
kann die Schalteinheit 7 so gesteuert werden, dass sie
in den nicht leitenden Zustand versetzt wird, wenn die Steuereinheit 61 nicht
den Motor 5a antreibt.
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Falls
die Zentrifuge in einer Umgebung eingesetzt wird, in welcher eine
Erdungseinrichtung vorgesehen ist, wie in 2 gezeigt,
kann das Gehäuse 10 des
Körpers
der Zentrifuge an die Erde E über
die Erdungsverbindungsleitung 9 angeschlossen werden. Wie
aus der voranstehenden Beschreibung deutlich wird, ist gemäß der Erfindung
die Schalteinheit in den Weg der Motorantriebsstromversorgungsleitung
eingefügt,
und wird die Steuerung des Öffnens
bzw. Schließens,
also des Strom leitenden bzw. keinen Strom leitenden Zustands in
der Schalteinheit durch die Steuereinheit durchgeführt, die
zum Steuern des Betriebs des Motors ausgebildet ist. Daher kann
der Kriechstrom der Zentrifuge verringert werden. Weiterhin kann
die Stromschlagschutzvorrichtung verdoppelt werden. Daher kann das
gewünschte
Ziel der Erfindung dadurch erreicht werden, dass eine relativ einfache
Konstruktion eingesetzt wird, ohne die Doppelisolierungskonstruktion
oder die Konstruktion mit verstärkter
Isolierung in dem Eisenkern einzusetzen, oder bei der sich drehenden
Welle des Motors, und ohne Einschränkungen durch die Form und
das Material des Rotors der Zentrifuge.
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Zwar
wurde die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben,
jedoch ist die Erfindung nicht auf die voranstehend geschilderten
Ausführungsformen
beschränkt.
Verschiedene Abänderungen
lassen sich vornehmen, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen.