DE102012103211B4

DE102012103211B4 - Zentrifuge

Info

Publication number: DE102012103211B4
Application number: DE102012103211.4A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Inaniwa; Hiroyuki Takahashi; Kouichi AKATSU; Hisanobu Ooyama; Yuki HODOTSUKA; Hidetaka Osawa
Original assignee: Eppendorf Himac Technologies Co Ltd
Current assignee: Eppendorf Himac Technologies Co Ltd
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2024-04-25
Anticipated expiration: 2032-04-14
Also published as: CN102728486B; JP2013208508A; CN102728486A; US9375730B2; JP5861988B2; US20120260687A1; DE102012103211A1

Abstract

Zentrifuge, welche enthält:einen Rotor, welcher ausgelegt ist, durch einen Motor angetrieben zu werden und eine Probe zu halten;einen Zentrifugen-Inverter, welcher ausgelegt ist, eine Leistung zum Antreiben des Motors zuzuführen;eine Kammer, in welcher der Rotor untergebracht ist;einen Temperatursensor, welcher ausgelegt ist, die Temperatur der Kammer zu erfassen;ein Kühlgerät, welches ausgelegt ist, die Kammer zu kühlen, und einen Verdichter enthält;einen Verdichter-Inverter, welcher ausgelegt ist, dem Verdichter eine Leistung zuzuführen;einen Verdichter-Motor, welcher im Verdichter enthalten ist, und ausgelegt ist, durch die Leistung, welche vom Verdichter-Inverter zugeführt ist, mit variabler Geschwindigkeit gesteuert zu werden; undeine Steuervorrichtung, welche ausgelegt ist, den Zentrifugen-Inverter und den Verdichter-Inverter basierend auf eingestellten Zentrifugen-Betriebszuständen zu steuern,wobei die Steuervorrichtung eine Rückführsteuerung des Verdichter-Motors basierend auf einer zuvor eingestellten Temperatur und einer erfassten Temperatur des Temperatursensors durchführt, wenn die Drehzahl des Verdichter-Motors höher als eine vorbestimmte Drehzahl ist, und die Steuervorrichtung eine stoßweise Steuerung zum EIN-AUS-Umschalten der Kühlfunktion des Verdichters durchführt, wenn die Drehzahl des Verdichter-Motors kleiner als eine vorbestimmte Drehzahl ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Aspekte der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf eine Zentrifuge, welche dazu ausgelegt ist, sich einer verschiedenartigen Leistungsversorgungssituation ohne ein Ändern eines Aufbaus davon anzupassen, eine Reduktion in der Größe und ein leises Geräusch zu erzielen, und eine hochgenaue Temperatursteuerung zu realisieren.
STAND DER TECHNIK
Eine Zentrifuge, insbesondere eine sogenannte gekühlte Zentrifuge mit hoher Geschwindigkeit, wurde im Experimentier-Labor oder Routinebetrieb eines Herstellungsprozesses, bei welchem die Fähigkeit zum Kühlen und Beibehalten der Rotorumdrehung bei hoher Geschwindigkeit bei einer geringeren Temperatur (beispielsweise 4°C), und die Fähigkeit zum Beschleunigen oder Verzögern des Rotors innerhalb einer kurzen Zeitdauer erforderlich sind, weitverbreitet verwendet. Diese Zentrifuge ist eine Vorrichtung, welche dazu in der Lage ist, Proben zu erlangen, welche zentrifugiert sind, indem eine Probe, welche in einer Röhre bzw. einer Flasche aufgenommen ist, welche zu separieren und abzuscheiden ist, an einem Rotor gehalten wird, der Rotor, welcher innerhalb von einer Kammer auf einer Krone aufgesetzt ist, mit einer vorbestimmten Umdrehungszahl beschleunigt und dann stabilisiert wird, und der Rotor dann verzögert und gestoppt wird.
Bei einer gekühlten Zentrifuge mit hoher Geschwindigkeit aus dem Stand der Technik ist es üblich, dass die Zeit zum Zentrifugieren einer Probe nicht lange andauert, und ist es daher wichtig, die Sammelwirksamkeit von separiertem und abgeschiedenem Material zu erhöhen, indem die Beschleunigungs-/Verzögerungszeit eines Rotors reduziert wird. Demgemäß ist es insbesondere gewünscht, dass die Beschleunigungs-/Verzögerungszeit kurz ist. Ferner gibt es, wenn eine Probe im Verlaufe eines Zentrifugierungsbetriebes separiert und abgeschieden wird, um zu verhindern, dass die separierte und abgeschiedene Probe aufgrund von einer Abnahme in der biologischen Aktivität und Temperatur verschlechtert wird, die Notwendigkeit nach einer Fähigkeit eines genauen Beibehaltens der Probe, welche im Rotor gehalten ist, bei einer geringeren Temperatur (beispielsweise 4°C) im Verlaufe des Zentrifugierungsbetriebes. Zusätzlich sind ein kleiner Einbauraum und eine kompakte Größe ebenso wichtig. Ferner ist es, da die Zentrifuge oftmals in einer leisen Umgebung verwendet wird, wie beispielsweise ein Untersuchungsraum oder ein Experimentier-Labor, ebenso wichtig, ein Betriebsgeräusch zu reduzieren.
Mittlerweile ist das Zielgebiet (Versendeadresse) der Zentrifuge über die gesamte Welt verteilt, und somit variiert die Leistungssituation für jedes Land. Aus diesem Grund ist die Zentrifuge aus dem Stand der Technik dazu ausgelegt, eine Spannungs-/Frequenz-/Leistungs-Versorgungskapazität von Leistungsquellen durch eine Entwurfsspezifikation abzudecken. In einem allgemeinen Aufbau eines Produkts, welches kommerziell vom vorliegenden Anmelder erhältlich ist, wird ein Motor zum Beschleunigen/Verzögern eines Rotors einer variablen Geschwindigkeitssteuerung durch einen Inverter unterworfen, und werden sowohl ein Verdichter-Motor als auch ein Kühlventilator einer Kühleinheit zum Beibehalten einer Probe bei einer geringeren Temperatur einer EIN-AUS-Steuerung durch einen Einzelphasen-Induktionsmotor unterworfen.
Eine Technologie zum Verwenden eines Verdichters mit variabler Geschwindigkeit vom Typ einer Inverter-Steuerung wurde in der JP H07- 246 351 A vorgeschlagen. Die in der JP H07- 246 351 A offenbarte Technologie hat einen Aufbau, bei welchem der Strom, welcher von der Leistungsversorgung zugeführt wird oder zur Leistungsversorgung zurückgeführt wird, eine Strom-Wellenform ausbildet, bei welcher der Leistungsfaktor hoch ist und der Oberschwingungsstrom reduziert ist, wenn ein Motor zum Drehantrieb des Rotors der Laufleistung und dem Leistungs-Regenerationsbetrieb unterworfen ist. Ferner ist die in der JP H06- 170 282 A offenbarte Technologie derart konfiguriert, dass die Drehzahl eines Kühlventilators in einem Bereich, in welchem die Leistung mit einer Frequenz von 60 Hz zugeführt wird, reduziert wird, um mit der Drehzahl in einem Bereich übereinzustimmen, in welchem die Leistung mit einer Frequenz von 50 Hz zugeführt wird, und wobei der Geräuschpegel des Kühlventilators, welcher aufgrund der Änderung in der Leistungsfrequenz erzeugt wird, schwankungsfrei ist. Die in der JP H05- 22 840 A offenbarte Technologie bezieht sich auf eine Zentrifuge zum EIN-AUS-Steuern eines Verdichter-Motors von einer Kühleinheit. In dieser Zentrifuge sind eine Überbrückungsröhre, welche eine Röhre auf einer Hochdruckseite und eine Röhre auf einer Niederdruckseite verbindet, und ein Umschalter bereitgestellt. Wenn der Verdichter gestoppt wird, wird der Umschalter geöffnet, um die Druckdifferenz zwischen der Röhre auf der Hochdruckseite und der Röhre auf der Niederdruckseite innerhalb von einer kurzen Zeitdauer zu beseitigen, und kann somit ein Druckzustand erzielt werden, welcher zum Neustart des Verdichters erforderlich ist.
Weiterhin ist aus der DE 199 32 721 C1 eine Laborzentrifuge bekannt, deren Zentrifugenmotor als frequenzgesteuerter Induktionsmotor ausgestaltet ist.
Auch die JP H05- 228 400 A lehrt eine Steuerung für eine Zentrifuge, in der zur genaueren Temperaturkontrolle besonders kurze Zwischenoperationszeiten durch die Steuerung des Kühlkreislaufs ermöglicht werden.
UMRISS
Im Stand der Technik wird, um eine Entwurfsspezifikation für jede Leistungsspannung für jedes Zielgebiet so weit wie möglich zu verwenden, der Leistungs-Eingabeeinheit von der Zentrifuge ein automatischer Transformator bereitgestellt. Dieser dient zum Steuern eines Zentrifugen-Motors, eines Verdichter-Motors und eines Kühler-Ventilators, bei welchen die Leistungsversorgungsspannung für gewöhnlich schwierig anzupassen ist. Eine Anzapfung des automatischen Transformators wird derart umgeschaltet, so dass jede Leistungsspannung mit einer inneren Betriebsspannung der Zentrifuge übereinstimmt. Zu diesem Zeitpunkt variiert die Stromkapazität der Verbindungsleistung. Demgemäß wird, wenn die Leistungsversorgungskapazität niedrig ist, der Strom des Zentrifugen-Motors während der Beschleunigung des Rotors an jene Spannungsspezifikation adaptiert, welche die geringste Stromkapazität hat und die Leistungsversorgungskapazität nicht übersteigt. Auf diese Art und Weise wird die Beschleunigung des Rotors stumpf. Alternativ wird der Betrieb des Verdichter-Motors des Kühlgeräts bis zum Ende der Beschleunigung des Rotors beendet, um die Leistungsversorgungsspannung der Beschleunigung des Rotors zuzuweisen. In diesem Fall wird der Rotor aufgrund eines Lüftungsverlustes (engl.: windage loss), welcher durch die Umdrehung dessen erzeugt wird, erwärmt. Jedoch wird die ursprüngliche Funktion der Zentrifuge bei der Adaption dieses Steuerverfahrens verschlechtert.
Im Stand der Technik wurden ein Verdichter-Motor und ein Kühlventilator verwendet, wobei die Drehzahl des Motors mit Änderung der Leistungsfrequenz geändert wird und somit ebenso die Kühlkapazität geändert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Verdichter-Motor, welcher eine hohe Kapazität hat, dazu verwendet, um eine ausreichende Kühlkapazität sogar bei einer 50-Hz-Leistungsversorgung sicherzustellen, bei welcher die Zirkulationsmenge des Kühlmittels aufgrund der Abnahme seiner Drehzahl reduziert wird. Ähnlich wird ein Kühlventilator verwendet, welcher ein hohes Ausmaß hat, um eine ausreichende Wärmeabfuhr sogar bei einer 50-Hz-Leistungsversorgung sicherzustellen, bei welcher die Wärmeabfuhrmenge des Kühlers aufgrund der Abnahme seiner Drehzahl reduziert ist. Wenn jedoch dieser Verdichter-Motor und Kühler-Ventilator bei einer 60-Hz-Leistungsversorgung verwendet werden, steigt die Drehzahl des Motors oder des Ventilators an, und wird somit ein Betriebsgeräusch lauter. Ein Produkt, welches eine Geräuschdämmung und ein Geräuschdämmung-Equipment enthält, wurde vermarktet, um das Betriebsgeräusch zu unterdrücken. Das Gleiche gilt für einen Kühlventilator des Motors zum Antreiben des Rotors und einen Kühlventilator für die Steuervorrichtung.
Bei einer Temperatursteuerung des Rotors aus dem Stand der Technik wird eine EIN-AUS-Steuerung des Verdichter-Motors durchgeführt, indem die Drehzahl des Verdichter-Motors auf eine einzelne Drehzahl in Abhängigkeit von der Leistungsfrequenz eingestellt wird. Gemäß dieser Steuerung wird eine Temperatursteuer-Genauigkeit in einem Bereich verschlechtert, in welchem die Temperatur des Rotors während seiner Umdrehung größtenteils pulsiert oder der Lüftungsverlust des Rotors gering ist. Als eine Gegenmaßnahme wurde ein Verfahren zum Verwenden eines Verdichters mit variabler Geschwindigkeit in einem Inverter-Steuerungstyp vorgeschlagen. Jedoch ist gemäß diesem Verfahren, in einem Fall einer Steuerung, bei welcher ein stoßweiser (engl.: intermittent) EIN-AUS-Betrieb als auch ein kontinuierlicher Betrieb mit variabler Geschwindigkeit erforderlich sind, die Temperatursteuerungs-Leistung des Rotors bei einem Grenzbereich zwischen dem kontinuierlichen Betrieb mit variabler Geschwindigkeit und dem stoßweisen EIN-AUS-Betrieb schlecht, wobei der Lüftungsverlust des Rotors bei diesem Bereich gering ist. Demgemäß kann keine hochgenaue Temperatursteuerung erzielt werden.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das zuvor beschriebene Problem zu lösen, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zentrifuge bereitzustellen, welche dazu in der Lage ist, einen Verdichter-Motor mit hoher Genauigkeit zu steuern, indem eine Rückführung der erfassten Temperatur des Temperatursensors zum Messen der Temperatur des Rotors durchgeführt wird und eine Differenz zwischen der Zielsteuertemperatur des Rotors und der erfassten Temperatur des Temperatursensors verwendet wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zentrifuge bereitzustellen, welche dazu in der Lage ist, zu verhindern, dass der Rotor einem hohen Temperaturpulsieren aufgrund einer EIN-AUS-Steuerung des Verdichter-Motors im Verlaufe der Umdrehung des Rotors unterworfen wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zentrifuge bereitzustellen, welche dazu in der Lage ist, eine hochgenaue Temperatursteuerung-Genauigkeit sogar in einem Bereich zu erzielen, in welchem der Lüftungsverlust des Rotors gering ist.
Die Erfindung und beispielhafte Aspekte der hier offenbarten Erfindung lauten wie folgt.
Erfindungsgemäß ist eine Zentrifuge bereitgestellt, welche enthält: einen Rotor, welcher ausgelegt ist, durch einen Motor angetrieben zu werden und eine Probe zu halten; einen Zentrifugen-Inverter, welcher ausgelegt ist, eine Leistung zum Antreiben des Motors zuzuführen; eine Kammer, in welcher der Rotor untergebracht ist; einen Temperatursensor, welcher ausgelegt ist, die Temperatur der Kammer zu erfassen; ein Kühlgerät, welches ausgelegt ist, die Kammer zu kühlen, und einen Verdichter enthält; einen Verdichter-Inverter, welcher ausgelegt ist, dem Verdichter eine Leistung zuzuführen; einen Verdichter-Motor, welcher im Verdichter enthalten ist, und ausgelegt ist, durch die Leistung, welche vom Verdichter-Inverter zugeführt ist, mit variabler Geschwindigkeit gesteuert zu werden; und eine Steuervorrichtung, welche ausgelegt ist, den Zentrifugen-Inverter und den Verdichter-Inverter basierend auf eingestellten Zentrifugen-Betriebszuständen zu steuern, wobei die Steuervorrichtung eine Rückführsteuerung des Verdichter-Motors basierend auf einer zuvor eingestellten Temperatur und einer erfassten Temperatur des Temperatursensors durchführt, wenn die Drehzahl des Verdichter-Motors höher als eine vorbestimmte Drehzahl ist, und die Steuervorrichtung eine stoßweise Steuerung zum EIN-AUS-Umschalten der Kühlfunktion des Verdichters durchführt, wenn die Drehzahl des Verdichter-Motors kleiner als eine vorbestimmte Drehzahl ist.
In einem zweiten Aspekt ist die Drehzahl des Verdichter-Motors, welche mit der vorbestimmten Drehzahl verglichen ist, durch die Steuervorrichtung unter Verwendung einer Differenz zwischen der zuvor eingestellten Temperatur und der erfassten Temperatur des Temperatursensors berechnet.
In einem dritten Aspekt ist die Berechnung eine PID-Berechnung.
In einem vierten Aspekt enthält die Zentrifuge ferner eine Eingabeeinheit, welcher die zuvor eingestellte Temperatur eingegeben wird, wobei die Steuervorrichtung ausgelegt ist, eine Zielsteuertemperatur zum Überführen des Rotors auf die zuvor eingestellte Temperatur basierend auf der eingegebenen zuvor eingestellten Temperatur einzustellen, und ausgelegt ist, eine Rückführsteuerung des Verdichter-Motors basierend auf der Zielsteuertemperatur und der erfassten Temperatur des Temperatursensors durchzuführen.
Im fünften Aspekt steuert die Steuervorrichtung die Kühlfunktion des Verdichters auf einen EIN-Zustand, wenn, im Verlaufe der stoßweisen Steuerung, die erfasste Temperatur des Temperatursensors höher ist als die Zielsteuertemperatur, und die Drehzahl des Verdichter-Motors höher ist als eine eingestellte minimale kontinuierliche Drehzahl.
In einem sechsten Aspekt ist die Steuervorrichtung ausgelegt, die stoßweise Steuerung zu beenden und auf die Rückführsteuerung überzugehen, wenn die erfasste Temperatur des Temperatursensors, während der stoßweisen Steuerung, im Verlaufe einer vorbestimmten kontinuierlichen Zeit, höher ist als die Zielsteuertemperatur.
In einem siebten Aspekt ist der Temperatursensor derart eingebaut, dass er mit einem Metallteil eines unteren Abschnittes der Kammer in Kontakt tritt.
In einem achten Aspekt überwacht die Steuervorrichtung, ob sich ein Zustand, bei welchem die Drehzahl des Verdichter-Motors niedriger ist als eine vorbestimmte Drehzahl, im Verlaufe der vorbestimmten Zeit fortgesetzt hat oder nicht, und ob die Drehzahl des Verdichter-Motors eine eingestellte minimale kontinuierliche Drehzahl erreicht hat oder nicht, und wobei die Steuervorrichtung, wenn bestimmt ist, dass sich der Zustand, bei welchem die Drehzahl des Verdichter-Motors niedriger ist als eine vorbestimmte Drehzahl, im Verlaufe der vorbestimmten Zeit fortgesetzt hat, oder die Drehzahl des Verdichter-Motors die eingestellte minimale kontinuierliche Drehzahl erreicht hat, eine stoßweise Steuerung der Kühlfunktion des Verdichters durchführt.
In einem neunten Aspekt ist die Steuervorrichtung ausgelegt, den Verdichter-Motor im Verlaufe der stoßweisen Steuerung in einem EIN-Zustand oder AUS-Zustand zu steuern.
In einem zehnten Aspekt wird der AUS-Zustand, wenn der Verdichter-Motor im Verlaufe der stoßweisen Steuerung auf den AUS-Zustand gesteuert ist, für zumindest eine minimale Auszeit beibehalten.
In einem elften Aspekt enthält die Zentrifuge ferner: einen Verdampfer; eine Zufuhrleitung zum Zuführen eines durch den Verdichter verdichteten Kühlmittels an den Verdampfer; eine Rückführleitung, welche sich vom Verdampfer zum Verdichter erstreckt; eine Überbrückungsleitung zum Überbrücken des Verdampfers durch ein Kurzschließen der Rückführleitung und der Zufuhrleitung; und ein Ventil, welches in der Überbrückungsleitung bereitgestellt ist, wobei die Steuervorrichtung ausgelegt ist, das Ventil im Verlaufe der stoßweisen Steuerung auf den EIN-Zustand oder AUS-Zustand zu steuern.
In einem zwölften Aspekt ist die Steuervorrichtung ausgelegt, den Verdichter-Motor zur Umdrehung bei der minimalen kontinuierlichen Drehzahl zu steuern, wenn das Ventil auf den AUS-Zustand gesteuert ist.
In einem dreizehnten Aspekt ist die Steuervorrichtung ausgelegt, das Ventil auf den EIN-Zustand oder AUS-Zustand zu steuern, und ausgelegt, den Verdichter-Motor auf einen kontinuierlichen Betriebszustand oder einen stoßweisen Betriebszustand im Verlaufe der stoßweisen Steuerung zu steuern.
In einem vierzehnten Aspekt ist die Steuervorrichtung ausgelegt, die EIN-Zeit des Ventils kürzer zu steuern als das Zeitintervall des stoßweisen Betriebes, wenn der Verdichter-Motor auf den stoßweisen Betriebszustand gesteuert ist.
In einem fünfzehnten Aspekt wird, wenn die Drehzahl, welche durch die Berechnung erlangt ist, welche die erfasste Temperatur des Temperatursensors als eine Rückführinformation verwendet, und auf einer Differenz zwischen der Zielsteuertemperatur und der erfassten Temperatur des Temperatursensors basiert, höher ist als die minimale kontinuierliche Drehzahl, zu Beginn der Temperatursteuerung des Rotors, eine Drehzahl, welche erlangt ist, indem ein Koeffizient, welcher aus einem Verhältnis der zuvor eingestellten Drehzahl des Rotors und einer einstellbaren maximalen Drehzahl des Rotors erlangt ist, mit einer maximalen kontinuierlichen Drehzahl multipliziert wird, als die zuvor eingestellte Drehzahl des Verdichter-Motors verwendet.
In einem sechszehnten Aspekt wird, wenn die Drehzahl, welche durch die Berechnung erlangt ist, welche die erfasste Temperatur des Temperatursensors als eine Rückführinformation verwendet, und welche eine Differenz zwischen der Zielsteuertemperatur und der erfassten Temperatur des Temperatursensors verwendet, höher ist als die minimale kontinuierliche Drehzahl, zu Beginn der Temperatursteuerung des Rotors, eine Drehzahl, welche erlangt ist durch ein Multiplizieren von einer Wärmeerzeugungsmenge des Rotors, welche aus einem Lüftungsverlust-Koeffizienten des Rotors, welcher zuvor registriert ist, und einer Drehgeschwindigkeit des Rotors im Verlaufe des Betriebes als ein Koeffizient berechnet ist, mit der maximalen kontinuierlichen Drehzahl, als die zuvor eingestellte Drehzahl des Verdichter-Motors verwendet.
In einem siebzehnten Aspekt ist eine Zentrifuge bereitgestellt, welche enthält:

einen Rotor, welcher ausgelegt ist, durch einen Motor angetrieben zu werden und
eine Probe zu halten; eine Kammer, in welcher der Rotor untergebracht ist; einen Verdampfer, welcher ausgelegt ist, die Kammer zu kühlen; einen Verdichter, welcher ausgelegt ist, ein Kühlmittel zu verdichten, welches dem Verdampfer auf Art und Weise einer Zirkulation zugeführt wird; eine Kapillare, welche zwischen dem Verdichter und dem Verdampfer bereitgestellt ist; eine Rücklaufleitung, welche den Verdampfer und den Verdichter verbindet; eine Überbrückungsleitung, welche eine Einlassseite der Kapillare und die Rücklaufleitung verbindet; ein Ventil, welches einen Fluss des Kühlmittels durch die Überbrückungsleitung ermöglicht; und ein Drosselteil, welches einem Teil der Überbrückungsleitung bereitgestellt ist.

In einem achtzehnten Aspekt ist das Drosselteil durch ein Verengen des Durchmessers der Überbrückungsleitung ausgebildet, und ist ein Querschnittsbereich des Drosselteils größer als ein minimaler Querschnittsbereich der Kapillare und kleiner als ein minimaler Querschnittsbereich der Rücklaufleitung eingestellt.
In einem neunzehnten Aspekt ist ein Kühler, welcher zur Wärmeabfuhr des durch den Verdichter verdichteten Kühlmittels ausgelegt ist, zwischen dem Verdichter und einem Einlass der Kapillare bereitgestellt.
In einem zwanzigsten Aspekt enthält die Zentrifuge ferner ein Umschaltelement, welches ausgelegt ist, einen Fluss des Kühlmittels, welches vom Verdichter zur Kapillare fließt, auf einen Fluss in Richtung zur Überbrückungsleitung umzuschalten.
In einem einundzwanzigsten Aspekt ist das Ventil ein variables Ventil, in welchem die Flussrate auf eine variable Art und Weise eingestellt werden kann, und welches als das Drosselteil durch Einstellen von dessen Flussrate dient.
In einem zweiundzwanzigsten Aspekt enthält die Zentrifuge ferner eine Steuervorrichtung, welche ausgelegt ist, den stoßweisen Betrieb oder den kontinuierlichen Betrieb des Verdichters zu steuern, wobei die Steuervorrichtung ausgelegt ist, einen EIN-AUS-Zustand des Ventils im Verlaufe des stoßweisen Betriebes oder des kontinuierlichen Betriebes zu steuern.
In einem dreiundzwanzigsten Aspekt enthält die Zentrifuge ferner eine Steuervorrichtung, welche ausgelegt ist, ein Öffnen/Schließen des Ventils zu steuern, wenn die Drehzahl des Verdichter-Motors niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl wird.
In einem vierundzwanzigsten Aspekt ist die Steuervorrichtung ausgelegt, einen EIN-AUS-Zustand des Motors zu steuern, wenn die Drehzahl des Verdichter-Motors niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl wird, und ist die Steuervorrichtung ausgelegt, das Ventil zumindest während des AUS-Zustandes des Motors vom geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand umzuschalten.
Gemäß dem ersten Aspekt führt die Steuervorrichtung eine Rückführsteuerung des Verdichter-Motors basierend auf einer zuvor eingestellten Temperatur und einer erfassten Temperatur des Temperatursensors durch, wenn die Drehzahl des Verdichter-Motors größer als eine vorbestimmte Drehzahl ist, und führt die Steuervorrichtung eine stoßweise Steuerung zum EIN-AUS-Umschalten der Kühlfunktion des Verdichters durch, wenn die Drehzahl des Verdichter-Motors kleiner als eine vorbestimmte Drehzahl ist. Durch diesen Aufbau ist es möglich, eine Zentrifuge zu realisieren, welche dazu in der Lage ist, eine hochgenaue Temperatursteuerung sogar in einem Bereich zu erzielen, in welchem der Lüftungsverlust des Rotors gering ist.
Gemäß dem zweiten Aspekt ist es, da die Drehzahl des Verdichter-Motors durch eine Berechnung von der Steuervorrichtung erlangt ist, möglich, die Drehzahl des Verdichter-Motors mit hoher Genauigkeit gemäß der erfassten Temperatur zu erlangen.
Gemäß dem dritten Aspekt ist es, da die Berechnung eine PID-Berechnung ist, möglich, die Temperatur der Drehkammer unter Verwendung einer Temperatur-Rückführsteuerung, welche einen Proportional-Term, einen Integral-Term und einen Differential-Term enthält, genau zu steuern.
Gemäß dem vierten Aspekt führt die Steuervorrichtung eine Rückführsteuerung des Verdichter-Motors basierend auf der Zielsteuertemperatur und der erfassten Temperatur des Temperatursensors durch. Demgemäß ist es möglich, die Temperatur der Drehkammer auf eine Zielsteuertemperatur genau zu steuern.
Gemäß dem fünften Aspekt steuert die Steuervorrichtung die Kühlfunktion des Kühlgeräts auf einen EIN-Zustand, wenn, im Verlaufe der stoßweisen Steuerung, die erfasste Temperatur des Temperatursensors höher ist als die Zielsteuertemperatur, und die Drehzahl des Verdichter-Motors größer ist als eine eingestellte minimale kontinuierliche Drehzahl. Durch diesen Aufbau ist es möglich, eine Zentrifuge zu realisieren, bei welcher es nicht möglich ist, den Rotor unzureichend zu kühlen.
Gemäß dem sechsten Aspekt wird die stoßweise Steuerung beendet, wenn die erfasste Temperatur im Verlaufe der stoßweisen Steuerung höher ist als die Zielsteuertemperatur, und wird die Rückführsteuerung durchgeführt. Demgemäß ist es möglich, die Drehkammer wirksam zu kühlen, ohne dass eine unzureichende Kühlung des Rotors hervorgerufen wird.
Gemäß dem siebten Aspekt ist es, da der Temperatursensor derart eingebaut ist, dass er mit einem Metallteil eines unteren Abschnittes der Kammer in Kontakt tritt, möglich, eine Zentrifuge zu realisieren, welche dazu in der Lage ist, geeigneterweise auf die Temperaturänderung des Verdichters anzusprechen, und welche eine hochgenaue Kühlleistung hat.
Gemäß dem achten Aspekt führt die Steuervorrichtung eine stoßweise Steuerung der Kühlfunktion des Kühlgeräts durch, wenn bestimmt ist, dass sich der Zustand, bei welchem die Drehzahl des Verdichter-Motors niedriger ist als eine vorbestimmte Drehzahl, im Verlaufe der vorbestimmten Zeit fortgesetzt hat, oder die Drehzahl des Verdichter-Motors die eingestellte minimale kontinuierliche Drehzahl erreicht. Demgemäß kann eine ausreichende Kühlung erzielt werden, so dass eine Neuanstiegszeit der Temperatur auf die Zielsteuertemperatur im Verlaufe einer vorbestimmten Zeit sichergestellt wird, wenn der Verdichter-Motor auf den AUS-Zustand gesteuert ist.
Gemäß dem neunten Aspekt ist es, da die Steuervorrichtung den Verdichter-Motor im Verlaufe der stoßweisen Steuerung auf den EIN-Zustand oder AUS-Zustand steuert, möglich, eine Zentrifuge zu realisieren, welche sogar in einem Zustand, bei welchem die Kühlung der Drehkammer schwach sein kann, eine hohe Genauigkeit hat.
Gemäß dem zehnten Aspekt wird der AUS-Zustand über zumindest eine minimale Auszeit beibehalten, wenn der Verdichter-Motor auf den AUS-Zustand gesteuert ist. Durch diesen Aufbau wird eine ausreichende Ölschmierung des Verdichters vorgenommen, und wird der Verdichter auf den EIN-Zustand überführt, wenn die Druckdifferenz zwischen der Saugröhre und der Ausstoßröhre kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Hieraus resultierend kann eine lange Lebensdauer des Verdichters erwartet werden.
Gemäß dem elften Aspekt sind eine Überbrückungsleitung zum Überbrücken des Verdampfers durch ein Kurzschließen der Rücklaufleitung von der Versorgungsleitung und ein elektrisch zu öffnendes und zu schließendes Ventil bereitgestellt, welches in der Überbrückungsleitung bereitgestellt ist. Demgemäß ist es möglich, die Kühlkapazität des Verdichters im Verlaufe einer stoßweisen Steuerung des Ventils auf einen EIN- oder AUS-Zustand, und ohne ein Stoppen des Verdichters, einzustellen.
Gemäß dem zwölften Aspekt steuert die Steuervorrichtung den Verdichter-Motor auf eine Umdrehung bei der minimalen kontinuierlichen Drehzahl, wenn das Ventil auf den AUS-Zustand gesteuert ist. Durch diesen Aufbau ist es möglich, den Kühlzustand ohne ein Stoppen des Verdichters beizubehalten.
Gemäß dem dreizehnten Aspekt steuert die Steuervorrichtung das Ventil auf den EIN-Zustand oder AUS-Zustand im Verlaufe der stoßweisen Steuerung, und steuert sie den Verdichter-Motor auf einen kontinuierlichen Betriebszustand oder einen stoßweisen Betriebszustand. Demgemäß ist es möglich, Einschränkungen auf eine Neustart-Sperrzeit (engl.: restart inhibit time) des Verdichters zu beseitigen oder zu reduzieren, wenn der Verdichter-Motor gestoppt ist.
Gemäß dem vierzehnten Aspekt steuert die Steuervorrichtung die EIN-Zeit des Ventils kürzer als das Zeitintervall des stoßweisen Betriebes, wenn der Verdichter-Motor auf den stoßweisen Betriebszustand gesteuert ist. Demgemäß ist es möglich, Einschränkungen auf die Neustart-Sperrzeit des Verdichters zu beseitigen oder zu reduzieren.
Gemäß dem fünfzehnten Aspekt wird die Drehzahl, welche erlangt ist durch ein Multiplizieren eines Koeffizienten, welcher aus einem Verhältnis der zuvor eingestellten Drehzahl des Rotors und einer einstellbaren maximalen Drehzahl des Rotors erlangt ist, mit einer maximalen kontinuierlichen Drehzahl, als die zuvor eingestellte Drehzahl des Verdichter-Motors verwendet, wenn die berechnete Drehzahl höher ist als die minimale kontinuierliche Drehzahl. Durch diesen Aufbau ist es möglich, zu verhindern, dass die Temperatur des Rotors aufgrund des Beginns der PID-Steuerung bei einer übermäßigen Drehzahl übermäßig abfällt.
Gemäß dem sechszehnten Aspekt wird die Drehzahl, welche erlangt ist durch ein Multiplizieren eines Koeffizienten als die Wärmeerzeugungsmenge des Rotors, welche aus einem Lüftungsverlust-Koeffizienten des Rotors, welcher zuvor registriert ist, und einer Drehgeschwindigkeit des Rotors im Verlaufe des Betriebes berechnet ist, mit der maximalen kontinuierlichen Drehzahl, als die zuvor eingestellte Drehzahl des Verdichter-Motors verwendet, wenn die berechnete Drehzahl höher ist als die minimale kontinuierliche Drehzahl. Durch diesen Aufbau ist es möglich, zu verhindern, dass die Temperatur des Rotors aufgrund des Beginns der PID-Steuerung bei einer übermäßigen Drehzahl übermäßig abfällt.
Gemäß dem siebzehnten Aspekt ist es, da die Überbrückungsleitung, welche die Einlassseite der Kapillare und die Rücklaufleitung verbindet, und das Ventil bereitgestellt sind, möglich, dass ein Großteil des Kühlmittels zur Überbrückungsleitung und nicht zur Kapillarenseite fließt, indem der geöffnete/geschlossene Zustand des Ventils gesteuert wird. Ferner, da das Drosselteil in der Überbrückungsleitung bereitgestellt ist, welche die Einlassseite der Kapillare und die Rücklaufleitung verbindet, kann das Kühlmittel, welches durch einen Teil der Überbrückungsleitung, welcher einen kleinen Querschnittsbereich hat, fließt, in der Rücklaufleitung verdampft werden, und kann das Kühlmittel in einem Dampfzustand zum Verdichter zurückkehren. Auf diese Art und Weise ist es möglich, zu verhindern, dass die Lebensdauer des Verdichters reduziert wird.
Gemäß dem achtzehnten Aspekt kann die vorliegende Erfindung, da das Drosselteil durch ein Verengen des Durchmessers (Innendurchmesser) der Überbrückungsleitung ausgebildet ist, lediglich durch ein korrektes Auswählen des Röhrentyps, ohne Vorbereitung eines speziellen Elements, realisiert werden. Ferner ist es, da der Querschnittsbereich des Drosselteils größer als ein minimaler Querschnittsbereich der Kapillare und kleiner als ein minimaler Querschnittsbereich der Rücklaufleitung eingestellt ist, möglich, dass eine hohe Kühlmittelmenge sanft zur Überbrückungsleitung fließt.
Gemäß dem neunzehnten Aspekt ist es, da ein Kühler zum Abführen von Wärme des Kühlmittels, welches durch den Verdichter verdichtet ist, zwischen einem Auslass des Verdichters und einem Einlass der Kapillare bereitgestellt ist, möglich, das durch den Verdichter verdichtete Hochtemperatur-Kühlmittel wirksam zu kühlen.
Gemäß dem zwanzigsten Aspekt ist es, da ein Umschaltelement bereitgestellt ist, um einen Fluss des Kühlmittels, welches vom Verdichter zur Kapillare fließt, zu einem Fluss zur Überbrückungsleitung umzuschalten, möglich, den Fluss des Kühlmittels zum Verdampfer wirksam zu steuern. Auf diese Art und Weise kann die Temperatur der Kammer genau gesteuert werden.
Gemäß dem einundzwanzigsten Aspekt ist es, da ein Ventilelement zum Verengen oder Öffnen/Schließen eines Flussdurchganges in der Überbrückungsleitung bereitgestellt ist, und als das Drosselteil verwendet wird, möglich, den Fluss des Kühlmittels zum Verdampfer durch ein Steuern des Öffnens/Schließens des Ventilelements wirksam einzustellen.
Gemäß dem zweiundzwanzigsten Aspekt ist es, da die EIN-AUS-Steuerung des Ventils durch die Steuervorrichtung im Verlaufe des kontinuierlichen Betriebes des Verdichters gesteuert wird, möglich, die Temperatur der Kammer gemäß dem EIN-AUS-Zustand des Ventils einzustellen. Ferner ist es, da der EIN-AUS-Zustand des Ventils durch die Steuervorrichtung im Verlauf des stoßweisen Betriebes des Verdichters gesteuert wird, möglich, Drücke in einer Einlassseite und einer Auslassseite des Verdichters innerhalb von einer kurzen Zeitdauer, nachdem der Verdichter-Motor gestoppt ist, auszugleichen. Auf diese Art und Weise ist es möglich, Einschränkungen auf eine Neustart-Sperrzeit des Verdichters zu beseitigen oder zu reduzieren.
Gemäß dem dreiundzwanzigsten Aspekt ist es, da die Steuervorrichtung das Öffnen/Schließen des Ventils steuert, wenn die Drehzahl des Verdichter-Motors niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl wird, möglich, den EIN-AUS-Zustand der Kühlfunktion des Verdichters ohne ein Stoppen des Verdichter-Motors zu steuern. Auf diese Art und Weise ist es möglich, zu verhindern, dass der Verdichter in einen Drehzustand mit geringer Geschwindigkeit übergeht, bei welchem sich der Verdichter nicht umdrehen kann. Zusätzlich ist es möglich, Einschränkungen bei der Neustart-Sperrzeit des Verdichters, nachdem der Verdichter-Motor gestoppt ist, zu beseitigen oder zu reduzieren.
Gemäß dem vierundzwanzigsten Aspekt steuert die Steuervorrichtung den EIN-AUS-Zustand des Motors, wenn die Drehzahl des Verdichter-Motors niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl wird, und schaltet die Steuervorrichtung, zumindest im Verlaufe des AUS-Zustandes des Motors, das Ventil vom geöffneten Zustand auf den geschlossenen Zustand um. Durch diesen Aufbau ist das Ventil in einem geöffneten Zustand, wenn der Motor neu gestartet wird, und kann das Kühlmittel somit nicht in die Überbrückungsleitung fließen. Demgemäß ist es möglich, zu bewirken, dass die Kühlfunktion des Verdichters so früh wie möglich im EIN-Zustand ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Schnittansicht, welche schematisch den Gesamtaufbau einer Zentrifuge gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2 ist ein Blockdiagramm, welches die Zentrifuge gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 ist eine Ansicht, welche einen Anzeigen- und Betriebsschirm eines Einstellelements zum Einstellen der Verteilungsparameter eines Wechsel-Quellenstroms der Zentrifuge gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 ist eine Tabelle, welche ein Beispiel der Verteilungsparameter des Wechsel-Quellenstroms, welche in der Steuervorrichtung der Zentrifuge gespeichert sind, gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 ist eine Ansicht, welche ein aktuell gemessenes Beispiel einer Beziehung zwischen der Drehzahl des Rotors, der Drehzahl des Verdichter-Motors und dem Strom im Verlaufe einer Beschleunigung/Stabilisierung/Verzögerungs-Stopps eines R22A4-Typ-Rotors in der Zentrifuge gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 ist eine Ansicht, welche ein aktuell gemessenes Beispiel einer Beziehung zwischen der Drehzahl des Rotors, der Drehzahl des Verdichter-Motors und dem Strom im Verlaufe einer Beschleunigung/Stabilisierung/Verzögerungs-Stopps eines R10A3-Typ-Rotors in der Zentrifuge gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
7 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Beziehung zwischen dem Rotortyp und der Leistungsverteilung in der Zentrifuge gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 ist ein Blockdiagramm, welches die Zentrifuge gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Zustand darstellt, bei welchem sie mit einer Drei-Phasen Wechselstrom-Leistungsversorgung verbunden ist;
9 ist eine Ansicht, welche ein aktuell gemessenes Beispiel einer Zentrifuge gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Fall darstellt, bei welchem ein R22A4-Typ-Rotor mit einer Drehzahl von 22000 min^-1 umdreht wird, und ein Temperatursensor 40a bei der Steuerung der Kühlung und Beibehaltung der Temperatur einer Probe bei 4 °C verwendet wird;
10 ist eine Ansicht, welche ein aktuell gemessenes Beispiel einer Zentrifuge gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Fall darstellt, bei welchem ein R22A4-Typ-Rotor mit einer Drehzahl von 22000 min^-1 umdreht wird, und ein Temperatursensor 40b bei der Steuerung der Kühlung und Beibehaltung der Temperatur einer Probe bei 4 °C verwendet wird;
11 ist eine Ansicht, welche ein aktuell gemessenes Beispiel einer Zentrifuge gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der Steuerung der Umdrehung des R22A4-Typ-Rotors mit einer Drehzahl von 10000 min^-1 und einer Kühlung und Beibehaltung der Temperatur einer Probe bei 4 °C darstellt;
12 ist eine Ansicht, welche ein aktuell gemessenes Beispiel einer Zentrifuge gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der Steuerung der Umdrehung eines R10A3-Typ-Rotors mit einer Drehzahl von 78000 min^-1 und einer Kühlung und Beibehaltung der Temperatur einer Probe bei 4 °C darstellt;
13 ist eine Ansicht, welche ein aktuell gemessenes Beispiel einer Zentrifuge gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der Steuerung der Umdrehung des R22A4-Typ-Rotors mit einer Drehzahl von 10000 min^-1, einer Kühlung und Beibehaltung der Temperatur einer Probe bei 4°C, und dann einer Änderung der Drehzahl auf 12000 min^-1 bei diesem Zustand darstellt;
14 ist eine Ansicht, welche eine Beziehung zwischen einem Verhältnis von einer zuvor eingestellten Drehzahl und einer maximalen Drehzahl eines Rotors 31 und einer anfänglichen Drehzahl eines Verdichter-Motors 13 zu Beginn seiner Steuerung darstellt;
15 ist eine Ansicht, welche eine Beziehung zwischen einer Zielsteuertemperatur des Temperatursensors 40a und einem Lüftungsverlust eines Rotors bei einer jeweiligen Drehzahl des R22A4-Typ-Rotors in der Zentrifuge darstellt;
16 ist eine Ansicht, welche eine Beziehung zwischen einer Zielsteuertemperatur des Temperatursensors 40a und einem Lüftungsverlust eines Rotors bei einer jeweiligen Drehzahl des R10A3-Typ-Rotors in der Zentrifuge darstellt;
17 ist eine Ansicht, welche eine Beziehung zwischen einem Anfangswert von I (Integral-Term) und einer Temperaturzeit-Änderungsrate (°C / sek), bei welcher ein gemessener Temperaturwert des Temperatursensors 40a im Verlaufe von 2 Minuten, unmittelbar vor dem Übergang auf eine PID-Steuerung, reduziert wird, darstellt;
18 ist eine Tabelle, welche ein Beispiel von einigen Kombinationen der Beziehung zwischen dem Typ eines Rotors 31 und der Drehzahl eines Kühler-Ventilators 18, welche in der Zentrifuge verwendet werden, darstellt;
19 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel einer Beziehung zwischen der Steuerung eines Verdichter-Motors 13 und der Temperatur einer Drehkammer darstellt, wenn eine Zentrifuge gemäß einer fünften beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem stabilisierten Zustand ist;
20 ist ein Ablaufdiagramm, welches einen Einstellablauf einer Zielsteuertemperatur in einer PID-Steuerung und einer EIN-AUS-Steuerung darstellt, wenn die Zentrifuge gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem stabilisierten Zustand ist;
21 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel eines Steuerablaufes des Verdichter-Motors 13 gemäß einer Modifikation der fünften beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
22 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel eines Übergangsablaufs von einer Rückführsteuerung auf eine EIN-AUS-Steuerung im Verdichter-Motor 13 gemäß einer sechsten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
23 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel eines Übergangsablaufs von der Rückführsteuerung auf die EIN-AUS-Steuerung im Verdichter-Motor 13 gemäß einer Modifikation der sechsten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
24 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel eines Übergangsablaufs von der Rückführsteuerung auf die EIN-AUS-Steuerung im Verdichter-Motor 13 gemäß einer zweiten Modifikation der sechsten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
25 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel eines Übergangsablaufs von der Rückführsteuerung auf die EIN-AUS-Steuerung im Verdichter-Motor 13 gemäß einer dritten Modifikation der sechsten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
26 ist ein Blockdiagramm einer Zentrifuge 301 gemäß einer siebten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
27 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel eines Temperatursteuerablaufes unter Verwendung eines Ventils 360 der Zentrifuge 301 gemäß der siebten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
28 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel eines Temperatursteuerablaufes unter Verwendung eines Ventils 360 der Zentrifuge 301 gemäß einer Modifikation der siebten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.

GENAUE BESCHREIBUNG
Im Folgenden wird die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben. In der folgenden Zeichnung sind gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauteile gegeben, und wird eine wiederholte Beschreibung derer ausgelassen.
1 ist eine Schnittansicht, welche schematisch den Gesamtaufbau einer Zentrifuge 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Zentrifuge 1 enthält innerhalb eines Körpers derer eine Drehkammer 48. Ein Zentrifugen-Motor 9 als eine Antriebsquelle ist unterhalb der Drehkammer bereitgestellt. Als Zentrifugen-Motor 9 wird ein Hochfrequenz-Induktionsmotor, bei welchem eine variable Geschwindigkeitssteuerung durch einen Inverter ermöglicht ist, oder ein bürstenloser Magnet-Synchronmotor verwendet. Ein Drehsensor 24 zum Erfassen einer Drehzahl einer Ausgabewelle (Motorwelle) ist an einem unteren Abschnitt des Zentrifugen-Motors 9 bereitgestellt, und ein Wechselstrom-Ventilator 25 (engl.: DC fan) zum Kühlen des Zentrifugen-Motors 9 ist an einem Seitenabschnitt davon bereitgestellt. Ein Rotor 31 ist entnehmbar auf einem Vorderende der Ausgabewelle (Motorwelle), welche sich vom Zentrifugen-Motor 9 aus nach oben in einen Innenraum von einer Kammer 32 erstreckt, befestigt. Die Kammer 32 ist ein ungefähr zylindrischer Behälter und ist an ihrem oberen Abschnitt mit einer runden Öffnung bereitgestellt. Die runde Öffnung auf einer Oberseite der Kammer 32A ist mit einem Deckel 43 bedeckt, in welchem ein Isoliermaterial eingebettet ist. Der Deckel ist dazu ausgelegt, die Drehkammer des Rotors 31 zu öffnen und zu schließen. Der Deckel 43 ist im Verlaufe des Betriebes der Zentrifuge 1 durch einen Verriegelungsmechanismus (nicht dargestellt) in einem geschlossenen Zustand verriegelt.
Ein Röhrenverdampfer 33 ist um einen Außenumfang der Kammer 32 gewickelt. Der Rand der Kammer ist durch ein geeignetes Isoliermaterial 34, wie beispielsweise ein Blähmittel, thermisch isoliert. Ein Verdichter 35 ist zum Verdichten eines Kühlmittels bereitgestellt, um das Kühlmittel auf eine zirkulierende Art und Weise zuzuführen, und enthält einen Verdichter-Motor 13. Der Verdichter führt das verdichtete Kühlmittel von einer Ausstoßröhre 36 zu einem Kühler 37. Das Kühlmittel wird durch Wind von einem Kühler-Ventilator 18 des Kühlers 37 bestrahlt und abgekühlt, so dass das Kühlmittel verflüssigt wird. Ferner wird das Kühlmittel über eine Kapillare 38 an einen unteren Abschnitt des Verdampfers 33, welcher um den Außenumfang der Kammer 32 gewickelt ist, überführt. In der Drehkammer 48 wird aufgrund eines Lüftungsverlustes im Verlaufe der Umdrehung des Rotors 31 Wärme erzeugt und in Dampfwärme absorbiert, welche im Verlaufe des Verdampfens des Kühlmittels im Verdampfer 33 erzeugt wird. Verdampftes Kühlmittel wird von der Oberseite des Verdampfers 33 ausgestoßen und kehrt über eine Saugröhre 42 zum Verdichter 35 zurück. Ein Temperatursensor 40a ist an einem Abschnitt bereitgestellt, welcher mit einem Metallteil an einer Unterseite der Kammer 32, in welcher der Rotor 31 untergebracht ist, in Kontakt tritt, wobei er indirekt die Temperatur des Rotors 31 erfasst. Ferner ist ein Dichtungsgummi 41 aus einem Gummimaterial erstellt und dazu ausgelegt, ein Durchgangsloch, durch welches eine Ausgabewelle des Zentrifugen-Motors 9 durchdringt, abzudichten. Es ist ein Temperatursensor 40b (durch eine gestrichelte Linie dargestellt) im Dichtungsgummi eingebettet, und wird dazu verwendet, die Temperatur des Rotors 31 indirekt zu erfassen. Obwohl in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform zwei Temperatursensoren 40a und 40b bereitgestellt sind, ist es nicht notwendig, zwei Temperatursensoren zu verwenden. Beispielsweise kann lediglich einer von ihnen verwendet werden. Ferner können die Temperatursensoren an anderen Stellen bereitgestellt sein. Jedoch muss in diesem Fall Vorsicht gewaltet werden, da sich die Erfassungsgenauigkeit ändern kann, wenn die Temperatur des Rotors 31 indirekt erfasst wird.
Ein Steuerbehälter 29 zum Unterbringen einer Steuervorrichtung (wie später beschrieben) ist innerhalb der Zentrifuge 1 bereitgestellt. Die Steuervorrichtung enthält einen Mikrocomputer, einen Zeitnehmer und eine Speichervorrichtung, usw., welche nicht alle dargestellt sind. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgelegt, die Zentrifuge 1 insgesamt zu steuern, einschließlich der Drehsteuerung des Zentrifugen-Motors 9 und der Betriebssteuerung eines Kühlers zum Steuern der Temperatur der Drehkammer 48. Demgemäß sind verschiedene elektrische Gerätschaften oder elektronische Schaltungen innerhalb des Steuerbehälters 29 enthalten, und welche sich jeweils im Betrieb erwärmen. Aus diesem Grund ist ein Gleichstrom-Ventilator 26 zur Kühlung bereitgestellt, welcher Kühlluft an die elektrischen Gerätschaften oder elektronischen Schaltungen überführt, wenn die Steuervorrichtung aktiviert wird. Die erfasste Temperatur des Temperatursensors 40a wird an die Steuervorrichtung 20 zurückgeführt. Die Drehzahl eines Verdichter-Motors 13, welcher im Verdichter 35 bereitgestellt ist, wird derart gesteuert, dass die Probe im Rotor 31 eine vorbestimmte Zieltemperatur erreicht. Wie zuvor erwähnt, sind fünf elektrische Antriebsmotoren, nämlich der Gleichstrom-Ventilator 25, der Gleichstrom-Ventilator 26, der Zentrifugen-Motor 9, der Verdichter-Motor 13 und der Kühler-Ventilator 18, in der Zentrifuge 1 enthalten. Jedoch sind drei elektrische Antriebsmotoren, nämlich der Zentrifugen-Motor 9, der Verdichter-Motor 13 und der Kühler-Ventilator 18 insbesondere in der vorliegenden Erfindung involviert.
Eine Betriebstafel 21 als ein Beispiel einer Eingabeeinheit ist auf der Oberseite der Zentrifuge 1 bereitgestellt. Vorzugsweise ist die Betriebstafel 21 eine Touchscreen-Flüssigkristall-Anzeigetafel. Es werden Zentrifugen-Betriebszustände, wie beispielsweise die Betriebs-Drehzahl-(Drehgeschwindigkeit)-Einstellung, die Betriebs-Zeiteinstellung und die Kühltemperatur-Einstellung des Rotors 31, welcher die Probe hält, über die Betriebstafel 21 eingegeben, und es wird eine verschiedenartige Information auf der Betriebstafel 21 angezeigt.
2 ist ein Blockdiagramm, welches die Zentrifuge gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie durch eine gestrichelte Linie dargestellt, ist die Zentrifuge im Steuerbehälter 29 untergebracht. In dem Aufbau von 2 ist eine Leistungsversorgungsleitung 2 mit einer Einzel-Phase Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 verbunden. Im Allgemeinen sind ein bidirektionaler Umwandler 4, ein unidirektionaler Umwandler 5, ein Gleichrichter 15 und eine Gleichstrom-Leistungsversorgung 6 mit der Leistungsversorgungsleitung 2 verbunden. Ein Zentrifugen-Motor-Stromsensor 19 kann in einem isolierten Zustand die Strom-Wellenform messen. Der bidirektionale Umwandler 4 ist über den Zentrifugen-Motor-Stromsensor 19 als ein Verstärkungs-Umwandler betrieben, um die Leistung der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 im Verlaufe der Leistungs-Gleichrichtung in eine Gleichstromleistung umzuwandeln. Ferner ist der bidirektionale Umwandler als ein Abwärts-Umwandler betrieben, um die Gleichstromleistung in eine Wechselstromleistung umzuwandeln, und er regeneriert die Leistung der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 im Verlaufe des Leistungs-Wechselrichtens. Auf diese Art und Weise hat der bidirektionale Umwandler einen hohen Leistungsfaktor. Ein Gleichstrom-Leistungsversorgungsende des bidirektionalen Umwandlers 4 ist über einen Glättungskondensator 7 mit einem Zentrifugen-Inverter 8 verbunden. Ein Inversions-Anschluss des Zentrifugen-Inverters 8 ist mit dem Zentrifugen-Motor 9 verbunden, welcher durch den Hochfrequenz-Induktionsmotor oder den bürstenlosen Magnet-Synchronmotor gebildet ist, und welcher dazu ausgelegt ist, den Rotor 31 drehbar anzutreiben. Der Aufbau und Betrieb des bidirektionalen Umwandlers 4 wurde detailliert in der JP-A-H07-246351 beschrieben. Genauer gesagt, ist die Wechselstromseite des bidirektionalen Umwandlers mit der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 verbunden, und ist die Gleichstromseite dessen mit dem Glättungskondensator 7 verbunden. Ferner sind Umschaltvorrichtungen, wie beispielsweise ein Bipolar-Transistor, IGBT, FET, usw., in entgegengesetzter Richtung parallel zu einer Vielzahl von Gleichrichtungsvorrichtungen verbunden, welche den bidirektionalen Umwandler 4 bilden. Der bidirektionale Umwandler 4 ist hier nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt. Beispielsweise kann ein bidirektionaler Umwandler aus dem Stand der Technik als der bidirektionale Umwandler verwendet werden.
Wenn der Zentrifugen-Motor 9 durch Versorgen des Gleichstrom-Leistungsversorgungsendes mit einer Gleichstromleistung beschleunigt wird, hat die Strom-Wellenform des durchlaufenden Stroms die gleiche Form wie die Sinus-Wellenform der Versorgungsspannung-Wellenform, und ist hierzu in der Phase synchron, während die Gleichspannungsleistung auf eine konstante Gleichspannung verstärkt wird, welche höher als ein Spitzenwert der Versorgungsspannung ist, und zwar durch die Verstärkungsfunktion des bidirektionalen Umwandlers 4. Daher wird ein Aufnahmeleistungsfaktor verbessert. Während der regenerativen Verzögerung des Zentrifugen-Motors 9 wird die Spannung des Gleichstrom-Leistungsversorgungsendes durch die Abwärts-Funktion des bidirektionalen Umwandlers 4 verringert, während sie im Wesentlichen gleich der Versorgungsspannung der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 ist und der SpannungsWellenform derer folgt. Zusätzlich ist die Strom-Wellenform des durchlaufenden Stroms gleich der Sinus-Wellenform der Versorgungsspannung-Wellenform, und ist die Flussrichtung davon entgegengesetzt zu jener der Sinus-Wellenform. Daher wird ein Leistungsfaktor eines Umkehr-Leistungsflusses verbessert, und kehrt die Leistung zur Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 zurück. Die Ausgabe des Spannungssensors 44 wird über eine Eingabesteuerleitung 23 an die Steuervorrichtung 20 übertragen, und wird durch die Steuervorrichtung, während sie bei den Steuerbetrieben verwendet wird, überwacht.
Die Leistungsversorgungsleitung 2 ist ebenso mit der Gleichstrom-Leistungsversorgung 6 verbunden. Es sind jeweils ein Gleichstrom-Ventilator 25 und ein Gleichstrom-Ventilator 26 mit dem Ausgabeende der konstanten Gleichspannung der Gleichstrom-Leistungsversorgung 6 über Steuerschalter 10, 14 zum Steuern von EIN-AUS-Zuständen des Gleichstrom-Ventilators 25 und des Gleichstrom-Ventilators 26 verbunden. Ferner ist das Ausgabeende der konstanten Gleichspannung der Gleichstrom-Leistungsversorgung 6 mit der Steuervorrichtung 20 verbunden. Eine stabilisierte Leistungsversorgung vom Umschalttyp kann als die Gleichstrom-Leistungsversorgung 6 verwendet werden, und ist dazu in der Lage, einen weiten Bereich einer Versorgungsspannung der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 zu behandeln. Auf diese Art und Weise ist es gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform möglich, eine konstante Drehzahl zu erlangen, und zwar unabhängig von der Leistungsspannung/Frequenz, indem jeder Ventilator als Gleichstrom-Ventilator, anstelle als Wechselstrom-Ventilator, verwendet wird. Ferner ist es ebenso möglich, eine konstante Kühlkapazität sicher zu erlangen.
Der unidirektionale Umwandler 5 ist über einen Verdichter-Motor-Stromsensor 28 mit der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 verbunden. Der Stromsensor kann die Strom-Wellenform messen, während die Strom-Wellenform isoliert ist. Der Stromsensor wandelt die Leistung der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 in eine Gleichstromleistung bei einem hohen Leistungsfaktor um. Das Gleichstrom-Leistungsversorgungsende des unidirektionalen Umwandlers 5 ist mit einem Verdichter-Inverter 12 verbunden, während der Glättungskondensator 11 dazwischen bereitgestellt ist. Der Inversions-Anschluss des Verdichter-Inverters 12 ist mit dem Verdichter-Motor 13 verbunden, wie beispielsweise der Hochfrequenz-Induktionsmotor oder der bürstenlose Magnet-Synchronmotor. Die Strom-Wellenform des durchlaufenden Stroms hat die gleiche Form wie die Sinus-Wellenform der Versorgungsspannung-Wellenform, und ist hierzu in der Phase synchron, während die Gleichstromleistung vom Gleichstrom-Leistungsversorgungsende des unidirektionalen Umwandlers 5 an den Glättungskondensator 11 zugeführt wird, und die Gleichstromleistung durch die Verstärkungsfunktion des unidirektionalen Umwandlers auf eine Gleichstromleistung, welche um mehrere Zehnfache von Volt höher ist als der Spitzenwert der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22, verstärkt wird. Daher wird ein Aufnahmeleistungsfaktor verbessert. Die Ladespannung des Glättungskondensators 11 wird dem Verdichter-Inverter 12 zugeführt und durch den Verdichter-Inverter 12 in einen Wechselspannungswert umgewandelt, um den Verdichter-Motor 13 anzutreiben. Die Drehzahl des Verdichter-Motors 13 steht in Abhängigkeit von der Frequenz der Wechselspannung, und die maximal mögliche Drehzahl hiervon ist etwas geringer als 120 Hz, das heißt 7200 min^-1. Der Verdichter-Motor 13 wird stets einer Reaktionskraft zum Verdichten des Kühlmittels unterworfen. Sobald die Leistungsversorgung abgeschaltet ist, wird der Verdichter-Motor verzögert und gestoppt, und ist es somit nicht möglich, eine regenerative Leistung zu erzeugen. Demgemäß gibt es keine Notwendigkeit nach einer bidirektionalen Umwandlungsfunktion durch den bidirektionalen Umwandler, wie im Falle der Schaltung des Zentrifugen-Motors 9. Ein Spannungssensor 45 ist zwischen dem unidirektionalen Umwandler 5 und dem Verdichter-Inverter 12 bereitgestellt und misst die Ladespannung des Glättungskondensators 11 in einem isolierten Zustand. Die Ausgabe des Spannungssensors 45 wird über eine Ausgabesteuerleitung 27 an die Steuervorrichtung 20 übertragen und wird durch die Steuervorrichtung, während sie bei den Steuerbetrieben verwendet wird, überwacht.
Die Leistung der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 wird über eine Leistungsversorgungsleitung 3 ebenso einem Gleichrichter 15 zugeführt. Ein Gleichstrom-Ausgabeende des Gleichrichters 15 ist über den Glättungskondensator 16 mit einem Kühler-Ventilator-Inverter 17 verbunden. Ein Kühler-Ventilator 18, welcher den Hochfrequenz-Induktionsmotor oder den bürstenlosen Magnet-Synchronmotor enthält, ist mit einem Ausgabeende des Kühler-Ventilator-Inverters 17 verbunden. Leistungsanforderungen des Zentrifugen-Motors 9 und des Verdichter-Motors 13 betragen für gewöhnlich bis zu ungefähr 2 bis 4 kW, und die Leistungsanforderungen der Gleichstrom-Leistungsversorgung 6 und des Kühler-Ventilators 18 betragen insgesamt etwa 100 W. Es ist nicht notwendig, den Leistungsfaktor durch einen Verstärkungsbetrieb zu verbessern. Ferner kann, wenn es notwendig ist, die Leistungsleitung-Oberschwingungen zu unterdrücken, eine Spule in einer Leistungseingabe bereitgestellt werden. Wenn es notwendig ist, die Leistungsleitung-Oberschwingungen weiter zu unterdrücken, kann es vorteilhaft sein, den Leistungsfaktor zu verbessern.
Von der Ausgabesteuerleitung 27 der Steuervorrichtung 20 werden ein Auswahlsignal zum Bewirken, dass der bidirektionale Umwandler 4 im Verstärkungs-Umwandlungsbetrieb oder im Abwärts-Umwandlungsbetrieb arbeitet, und ein Auswahlsignal zum Bewirken, dass die Gleichstrom-Ventilatoren 25, 26 in einem Drehmodus oder in einem Stoppmodus arbeiten, durch eine EIN-AUS-Steuerung der Steuerschalter 10, 14, ausgegeben. Ein Signal zur Durchführung einer Spannungs-Rückführsteuerung, beispielsweise unter Verwendung einer Pulsbreitenmodulation (PWM), wird an den Zentrifugen-Inverter 8, den Verdichter-Inverter 12 und den Kühler-Ventilator-Inverter 17, und ferner an den Zentrifugen-Motor 9, den Verdichter-Motor 13 und den Kühler-Ventilator 18 ausgegeben, um die Änderungen in der Versorgungsspannung zu absorbieren, und eine geeignete Spannung in Abhängigkeit vom Drehstatus dieser Motoren anzulegen. Ein Signal zur variablen Geschwindigkeitssteuerung einer Drehzahl des Zentrifugen-Motors 9, welches ein EIN und AUS durch die Steuerung der Ausgabespannung/Ausgabefrequenz enthält, wird an den Zentrifugen-Inverter 8 ausgegeben. Ähnlich wird, um den Verdichter-Motor 13 und den Kühler-Ventilator 18 auf die gleiche Art und Weise wie zuvor beschrieben zu steuern, eine variable Geschwindigkeitssteuerung einer Drehzahl derer, welche ein EIN und AUS enthält, für sowohl den Verdichter-Inverter 12 als auch den Kühler-Ventilator-Inverter 17 durchgeführt. Ein Verfahren zum Steuern dieser Motoren wird durch die Steuervorrichtung 20 durchgeführt, und ist ähnlich einer bekannten VVVF-SteuerTechnologie oder einer Vektorsteuer-Technologie unter Verwendung eines Sensors oder einer Vektor-Steuertechnologie ohne Sensor. Diese Motoren werden unter Bereitstellung einer geeigneten Spannung und einer gleitenden oder einer synchronen Frequenz in Abhängigkeit von der Drehzahl der Motoren angetrieben.
Da der Gleichrichter 15 des Kühler-Ventilator-Inverters 17 auf verschiedene Spannungen der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 ohne Verwendung einer teuren Verstärkungsfunktion ansprechen kann, ist es möglich, einen kostengünstigen Aufbau zum Durchführen einer Spannungs-Rückführsteuerung unter Verwendung einer Impulsbreitenmodulation zu erzielen, um die Betriebsspannung des Kühler-Ventilators 18 als eine minimale Spannung der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 zu verwenden, und auf weitere Hochspannungen der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 anzusprechen. Ein Stromsensor 47 und ein Spannungssensor 46 sind im Kühler-Ventilator-Inverter 17 bereitgestellt, und können die Strom-Wellenform in einem isolierten Zustand messen. Ein Signal davon wird über die Eingabesteuerleitung 23 der Steuervorrichtung 20 eingegeben. Der Strom des Kühler-Ventilator-Inverters 17 und die Spannung des Glättungskondensators 16 können durch die Steuervorrichtung 20 überwacht werden.
Von der Eingabesteuerleitung 23 der Steuervorrichtung 20 werden ein Spannungsüberwachungssignal eines Spannungssensors 30, welches die Leitungsspannung der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 erfasst, die Änderungen in der Spannung der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 absorbiert, und bei der Steuervorrichtung 20 hervorruft, die Spannungs-Rückführsteuerung für den Zentrifugen-Inverter 8, den Verdichter-Inverter 12 und den Kühler-Ventilator 18 durchzuführen, ein Strom-Überwachungssignal des Zentrifugen-Motor-Stromsensors 19, welcher in einer Eingabeeinheit des bidirektionalen Umwandlers 4 bereitgestellt ist, und den in den bidirektionalen Umwandler 4 fließenden Strom erfasst, ein Strom-Überwachungssignal des Verdichter-Motor-Stromsensors 28, welcher in einer Eingabeeinheit des unidirektionalen Umwandlers 5 bereitgestellt ist, und den in den unidirektionalen Umwandler 5 fließenden Strom erfasst, und ein Signal des Drehsensors 24, welcher die Drehzahl des Zentrifugen-Motors 9 erfasst, eingegeben.
Die Steuervorrichtung 20 ist mit der Betriebstafel 21 zum Eingeben von Zentrifugen-Betriebszuständen, wie beispielsweise der Typ, die Betriebs-Drehzahl-Einstellung, die Betriebszeit-Einstellung und die Kühltemperatur-Einstellung des Rotors 31, welcher die Probe zentrifugiert, und zum Speichern der Einstellwerte bereitgestellt. Die Steuervorrichtung ist dazu ausgelegt, die Verteilungsparameter des Quellenstroms der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22, welche hiermit verbunden ist, in Abhängigkeit von den Einstellwerten an die Betriebstafel 21 auszugeben. Ferner kann die Steuervorrichtung 20 einen Versorgungsspannungs-Einstellwert und den erlaubbaren Nennstrom als die Parameter speichern. Die Anzeigeinhalte der Betriebstafel 21 werden unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Bei der gekühlten Hochgeschwindigkeits-Zentrifuge gemäß der vorliegenden Erfindung werden 200 V Folgen als Eingabespannung verwendet, und variiert die Nenn-Versorgungsspannung der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 in Abhängigkeit vom Zielland. Beispielsweise werden als Einzelphase-Wechselstrom 200 V, 208 V, 220 V, 230 V oder 240 V als Nenn-Versorgungsspannung verwendet. Ferner wird beim Dreiphasen-Wechselstrom 400 V als Nenn-Versorgungsspannung verwendet. Jedoch wird im Falle des Dreiphasen-Wechselstroms, eine Spannung zwischen Leistungs-Erde PE und jeder Leitung als Nenn-Versorgungsspannung verwendet. Demgemäß wird tatsächlich 230 V als eine Spannung zwischen jeder Phase verwendet. Typischerweise hat ein Spannungsschwankungsbereich eine untere Grenze von -15 % davon und eine obere Grenze von +10 % davon. Ferner gibt es eine Notwendigkeit, auf den Versorgungsspannungsbereich von 170 V bis 264 V zu reagieren. Beispielsweise beträgt die Nenn-Leistungsversorgungskapazität der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 an einer Seite gleich 30 A, 24 A, 23 A, 22 A oder 21 A beim Einzelphasen-Wechselstrom, und 30 A oder 15 A beim Dreiphasen-Wechselstrom. Die Leistungsfrequenz wird aus 50 Hz oder 60 Hz ausgewählt, und die Eigenschaften der Wechselstrom-Leistungsversorgung werden aufgrund der Differenz der Leistungsfrequenz nicht beeinflusst. Jedoch wird eine jegliche Leistungsfrequenz bei einer anderen Steuerung selektiv verwendet, und somit wird die Leistungsfrequenz vorläufig ausgewählt. Ein solcher Leistungsparameter wird über einen Betriebsschirm der Betriebstafel 21 eingegeben und in der Steuervorrichtung gespeichert.
3 stellt ein Anzeigebeispiel der Betriebstafel 21 in einem Zustand dar, bei welchem eine Nennspannung von 200 V, eine Leistungsfrequenz von 50 Hz, ein Nennstrom von 30 A und ein Einzelphase Wechselstrom-Zustand als Leistungsparameter eingestellt sind. Die Nennspannung wird in der Eingabespannung-Sektion 130 aufgelistet, die Frequenz wird in der Frequenz-Sektion 131 aufgelistet, die Anzahl von Phasen wird in der Phase-Sektion 132 aufgelistet, und der Nennstrom wird in der Strom-Sektion 133 aufgelistet. Durch ein jeweiliges Platzieren eines Häkchens 134 an einer jeglichen der Markierungen, welche in jeder der Sektionen aufgelistet sind, und ein Drücken der OK-Taste 134, werden diese markierten Einstellwerte in der Steuervorrichtung 20 gespeichert. Hier wird die Nennspannung in Abhängigkeit der Leistungsversorgung der Zielgebiete ausgewählt. Ein solcher Einstellbetrieb wird beispielsweise im Verlaufe der Vorbereitung zur Versendung der Zentrifuge durch den Hersteller durchgeführt. Ein solcher Einstellbetrieb kann jedoch abermals in einem Fall durchgeführt werden, bei welchem sich das Zielgebiet in einem Relais-Hub nach dem Versenden des Produktes ändert, oder in einem Fall, bei welchem ein Arbeiter vor Ort eine Leistungsversorgung verwendet, welche sich von der Leistungsversorgung unterscheidet, welche im Verlaufe der Vorbereitung zur Versendung ab der Fabrik eingestellt ist. In diesem Fall bestimmt die Steuervorrichtung 20 das Verteilungsverhältnis der Leistung an den Zentrifugen-Motor 9 und den Verdichter-Motor 13 basierend auf dem eingestellten Nennstrom.
In diesem Beispiel beträgt eine Gesamt-Eingangsleistung, resultierend aus 200 V * 30 A gleich 6000 W, und beträgt ein festgelegter Leistungsverbrauch des Verdichter-Motors 13 gleich 2400 W. Zusätzlich wird die Beschleunigung des Rotors 31 durch eine Leistung von 3600 W gesteuert, welche nach einem Abziehen des festgelegten Leistungsverbrauchs von 2400 W von der Gesamt-Eingangsleistung von 6000 W verbleibt. Demgemäß nimmt der Leistungsverbrauch des Zentrifugen-Motors 9 gleich 3600 W an. Die Steuervorrichtung 20 steuert den Zentrifugen-Inverter 8 und den Verdichter-Inverter 12 über die Ausgabesteuerleitung 27 derart, dass der Durchlaufstrom des Zentrifugen-Motor-Stromsensors 19 gleich 18 A beträgt und die Drehzahl des Verdichter-Motors 13 gleich 58 Hz (welches resultierend aus 58 Hz * 60 gleich 3480 min^-1 entspricht) beträgt, und zwar im Verlaufe der Beschleunigung des Zentrifugen-Motors 9. Nach der stabilisierten Beschleunigung des Rotors 31 nimmt der Leistungsverbrauch des Zentrifugen-Motors 9 ab. Demgemäß wird eine Betriebssteuerung auf eine solche Art und Weise durchgeführt, dass die Drehzahl des Verdichter-Motors 13 auf 65 Hz ansteigt und die Kühlkapazität des Rotors 31 solide wird.
Hier entspricht die Leistung von 2400 W, welche an dem Verdichter-Motor 13 verteilt wird, einem maximalen Leistungsverbrauch des Verdichter-Motors 13, wenn er bei 58 Hz betrieben wird. Die Drehzahl von 58 Hz entspricht jener Drehzahl des Verdichter-Motors 13, bei welcher verhindert wird, dass der Rotor 31 im Verlaufe seiner Beschleunigungsperiode übermäßig überhitzt wird. Der Leistungsverbrauch des Verdichter-Motors 13 steigt an, wenn die Wärmeabsorption des Verdampfers 33 zunimmt.
4 stellt ein Beispiel der Verteilungsparameter des Quellen-Wechselstroms der Zentrifuge 1 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform dar. Diese Verteilungsparameter werden in einem Speicherelement der Steuervorrichtung 20, beispielsweise in der Form von einer Tabelle, zuvor gespeichert. Hier sind eine Kombination von jeder Nenn-Versorgungsspannung/Nenn-Leistungsversorgungs-Kapazität und der erlaubbaren Eingangsleistung, und ein Verteilungsparameter entsprechend der Kombination in der Tabelle enthalten. Diese zeigen die Faktoren des Verteilungsparameters und bestimmte Beispiele, resultierend aus einer Bedienung des Schirms von 3, an. Die Einstellzustände in 3 zeigen ein Beispiel einer Verwendung des Nennstroms von 30 A bei der Einzelphase-Nennspannung von 200 V an. Zusätzlich zu diesem Beispiel wird jeder Parameter in einem Zustand zum Betreiben der Zentrifuge bei gleichem Geräusch und Kühlzustand gespeichert.
Beispielsweise beträgt die erlaubbare Eingangsleistung gleich 5040 W, wenn die Nennspannung der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 gleich 240 V beträgt und der Nennstrom hiervon gleich 21 A beträgt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Eingangsleistung des Zentrifugen-Motors 9 auf 2640 W eingestellt, und gibt die Steuervorrichtung 20 gleitende Anweisungen an den Zentrifugen-Inverter 8 aus, so dass die Ausgabe des Zentrifugen-Motor-Stromsensors 19 gleich 11,00 A beträgt. Die Benennungs-Nummern von 1 bis 6 in 4 beziehen sich jeweils auf den Rotor 31 von einer unterschiedlichen Familie, und es ist schwierig, den Rotor zu kühlen. Demgemäß ist die Drehzahl des Kühler-Ventilators 18 auf 54 Hz eingestellt.
In einem Fall, bei welchem die Dreiphase-Nennspannung gleich 400 V beträgt (tatsächlich beträgt eine Spannung zwischen jeder Phase gleich 230 V, wie zuvor erwähnt), und der Nennstrom auf 15 A/Phase (pro Phase) eingestellt ist, wie bei der Benennungs-Nummer 5 dargestellt, wird die erlaubbare Eingangsleistung des Zentrifugen-Motors 9 auf 6900 W berechnet. Jedoch wird die Eingangsleistung des Zentrifugen-Motors 9 auf 3450 W bestimmt, da der Quellen-Nennstrom des Zentrifugen-Motor-Stromsensors 19 auf 15 A beschränkt ist. In einem Fall, bei welchem der Nennstrom auf 30 A/Phase (pro Phase) eingestellt ist, wie bei der Benennungs-Nummer 6 dargestellt, wird die erlaubbare Eingangsleistung des Zentrifugen-Motors 9 auf 13800 W berechnet. Die Eingangsleistung des Zentrifugen-Motors 9 wird jedoch aufgrund der Beschränkung des Antriebsdrehmoments im Verlaufe seiner Beschleunigung auf maximal 3900 W bestimmt, und der Quellen-Nennstrom des Zentrifugen-Motor-Stromsensors 19 wird auf 16,95 A beschränkt. Auf diese Art und Weise werden die Drehzahlen des Zentrifugen-Motors 9 und des Verdichter-Motors 13 gemäß der Kombination von jeweils der Nenn-Versorgungsspannung/Nenn-Leistungsversorgungskapazität und der erlaubbaren Eingangsleistung zuvor eingestellt. Ferner werden die Drehzahlen im Verlaufe der Beschleunigung des Rotors 31 und nach dessen Stabilisierung individuell eingestellt.
Es ist selbstverständlich nicht notwendig, dass der Geräusch- und Kühlzustand von der Zentrifuge gemäß der vorliegenden Erfindung auf die zuvor erwähnten Zustände beschränkt ist. Demgemäß können die Verteilungsparameter, unabhängig von den zuvor erwähnten Parametern, ebenso verschiedenartig eingestellt werden. Die Zentrifuge kann mit ihrer maximalen Kapazität unter verschiedenartigen Leistungssituationen der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 in Abhängigkeit von den Einstellwerten angetrieben werden.
Im Übrigen werden, wenn der Rotor 31 identifiziert werden kann, der Lüftungsverlust, ein Trägheitsmoment und eine maximale Drehgeschwindigkeit (welche später beschrieben werden) dessen automatisch bestimmt. Demgemäß ist die Identifikation des Rotors insbesondere vorteilhaft zur Realisierung der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform. Eine solche Identifikation des Rotors 31 kann automatisch durch eine Rotor-Identifikationsvorrichtung, wie in JP H11- 156 245 A offenbart, erlangt werden, oder ein Bediener kann den Rotor 31 über die Bedienungstafel 21 manuell einstellen, um den Rotor zu identifizieren.
5 ist eine Ansicht, welche ein aktuell gemessenes Beispiel eines Betriebes darstellt, bei welchem die Steuervorrichtung 20 bewirkt, dass ein R22A4-Typ-Rotor (welcher ein geringes Trägheitsmoment hat und in der gekühlten Hochgeschwindigkeits-Zentrifuge verwendet wird, welche kommerziell vom Anmelder erhältlich ist) mit einer relativen Hochgeschwindigkeitsumdrehung einer maximalen Drehzahl von 22000 min^-1 und bei einem Trägheitsmoment von 0,0141 kg*m² beschleunigt wird, um bei 22000 min^-1 stabilisiert zu werden, und dann verzögert zu werden, und zwar in Abhängigkeit von den Verteilungsparametern, welche wie zuvor beschrieben bestimmt sind.
Die Drehzahlen des Rotors 31 und des Zentrifugen-Motors 9 sind durch ein Bezugszeichen 100 (linke vertikale Achse: Drehzahl (min^-1) Skala) gekennzeichnet, die Drehzahl des Verdichter-Motors 13 ist durch ein Bezugszeichen 101 (rechte vertikale Achse: Drehzahl (Hz) Skala) gekennzeichnet, die Ausgabe des Zentrifugen-Motor-Stromsensors 19 ist durch ein Bezugszeichen 102 (rechte vertikale Achse: Strom (A) Skala) gekennzeichnet, die Ausgabe des Verdichter-Motor-Stromsensors 28 ist durch ein Bezugszeichen 103 (rechte vertikale Achse: Strom (A) Skala) gekennzeichnet. Ein Bezugszeichen 104 stellt einen Gesamtstromwert (rechte vertikale Achse: Strom (A) Skala) der Ausgabe des Zentrifugen-Motor-Stromsensors 19 und der Ausgabe des Verdichter-Motor-Stromsensors 28 dar. In diesem Fall beträgt der Leistungsverbrauch des Kühler-Ventilators 18, des Gleichstrom-Ventilators 25 und des Gleichstrom-Ventilators 26 insgesamt ungefähr 100 W, und daher ist der Gesamtstromwert 104 im Wesentlichen gleich dem Stromverbrauch der gesamten Zentrifuge.
Bis der R22A4-Typ-Rotor 31 eine stabilisierte Drehzahl von 22000 min^-1 in ungefähr 41 Sekunden nach dessen Beschleunigungsstart erreicht hat, wie durch eine Linie 100 dargestellt, wird die Drehzahl des Verdichter-Motors 13 durch die Drehzahl von 58 Hz gesteuert, bei welcher der Wärmeausgleichszustand des gekühlten Rotors 31 erzielt wird, wie durch eine Linie 101 der Drehzahl dargestellt. Bei dieser Drehzahl von 58 Hz gibt es keinen Umstand, bei welchem der Rotor 31 unvorhergesehener Weise im Verlaufe seiner Beschleunigung erwärmt wird, und kann ebenso der Stromverbrauch der gesamten Zentrifuge, welcher zur Beschleunigung des Rotors 31 temporär ansteigt, konstant bei einem Pegel beibehalten werden, welcher etwas niedriger als ungefähr 30 A ist, wie durch eine Linie 104 des Gesamtstromwerts dargestellt. Bis der R22A4-Typ-Rotor 31 eine stabilisierte Drehzahl von 22000 min^-1 nach dessen Beschleunigungsstart erreicht hat, gibt die Steuervorrichtung 20 eine gleitende Anweisung an den Zentrifugen-Inverter 8 unter Verwendung der Ausgabe des Zentrifugen-Motor-Stromsensors 19 als ein Rückführsignal aus, so dass der durchlaufende Strom des Zentrifugen-Motor-Stromsensors 19 ungefähr 18 A beträgt, und die Eingangsleistung des Zentrifugen-Motors 9 ungefähr 3600 W beträgt, wie durch eine Linie 102 dargestellt. Im Übrigen wird die Steuervorrichtung 20 innerhalb der eingestellten Nennleistungskapazität von etwa 6000 W bei dem Strom von etwa 30 A betrieben, wenn die Eingangsleistung von der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 gleich 200 V beträgt, in Verbindung mit der maximalen Eingangsleistung des Verdichter-Motors 13 von ungefähr 12 A und dem Leistungsverbrauch von ungefähr 2400 W, wie durch eine Linie 103 dargestellt. Demgemäß hat die Zentrifuge ihre maximale Fähigkeit dargelegt.
Zu diesem Zeitpunkt kann ein Konstantstrom-Steuerverfahren zum genauen Steuern der Drehzahl des Verdichter-Motors 13 derart durchgeführt werden, dass der durchlaufende Strom des unidirektionalen Umwandlers 5 einen konstanten Strom annimmt. Es ist jedoch gemäß diesem Verfahren schwierig, den durchlaufenden Strom aufgrund eines schlechten Ansprechverhaltens der Drehzahl zu stabilisieren. Es ist vielmehr gewünscht, die Drehzahl des Verdichter-Motors 13 auf eine vorbestimmte Drehzahl beizubehalten, da eine konstante Stromeigenschaft hervorragend ist und ebenso kein anormales Geräusch erzeugt wird.
Nachdem der R22A4-Typ-Rotor eine stabilisierte Drehzahl von 22000 min^-1 erreicht hat, wird die Drehzahl des Verdichter-Motors 13 auf beispielsweise 65 Hz erhöht, um den Rotor 31 stark zu kühlen. Die Drehzahl von 65 Hz entspricht der Drehzahl des Verdichter-Motors 13, bei welcher es möglich ist ein Geräusch, welches vom Verdichter 35 erzeugt wird, unterhalb eines vorgeschriebenen Lärmgrenzwertes der Zentrifuge, beispielsweise weniger als 58 dB, zu unterdrücken. Daraus folgend ist es möglich, ein Geräusch von der Zentrifuge 1 geeigneterweise zu unterdrücken.
Wenn der R22A4-Typ-Rotor nach ungefähr 36 Sekunden vom stabilisierten Zustand von 22000 min^-1 aus verzögert und gestoppt wird, nimmt die Ausgabe des Zentrifugen-Motor-Stromsensors 19 im Verlaufe der Verzögerung des Rotors 31 negative Werte an, wie durch eine Linie 102 dargestellt. Ferner wird eine elektrische Energie, welche im Verlaufe der regenerativen Bremsverzögerung des Rotors 31 erzeugt wird, durch die umgekehrte Leistungsflussfunktion des bidirektionalen Umwandlers 4 an die Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 absorbiert, oder wird sie vom unidirektionalen Umwandler 5 über den Verdichter-Inverter 12 an den Verdichter-Motor 13 absorbiert, wenn der Verdichter-Motor 13 in Betrieb ist, wie durch eine Linie 104 dargestellt. Demgemäß gibt es bei der Zentrifuge 1 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform keine Notwendigkeit, sie mit einem sogenannten regenerativen Verzögerungs-Entladewiderstand zu bestücken. Somit kann die Zentrifuge 1 auf eine kompakte Art und Weise erstellt werden, und kann somit eine Platzeinsparung realisiert werden. Ferner ist es, da der Betrieb und die Kühlung des Rotors auf eine optimale Art und Weise vollständig unabhängig voneinander gesteuert werden können, und der Aufnahmeleistungsfaktor hoch ist, möglich, den Rotor innerhalb von einer kurzen Zeitdauer zu beschleunigen oder zu verzögern, während der Rotor 31, welcher sich bei hoher Geschwindigkeit umdreht, stark gekühlt wird. Auf diese Art und Weise können die Leistungsleitung-Oberschwingungen reduziert werden. Der Strom wird unmittelbar vor dem Stoppen des Rotors 31 temporär erhöht, wie durch eine Linie 102 dargestellt. Der Grund hierfür liegt darin, um einen Gleichstrom-Bremsbetrieb, um zu verhindern, dass die zentrifugierte Probe zerstreut wird, unter Verwendung von einer sanften Verzögerung durchzuführen.
Typischerweise ist es erforderlich, dass die Zentrifuge auf eine Kombination von einem Rotor, welcher eine Vielfalt von Trägheitsmomenten hat, und einer maximalen Drehzahl anspricht. 6 stellt die gleichen Eigenschaften wie in 5 in einem Fall dar, bei welchem ein R10A3-Typ-Rotor (welcher ein hohes Trägheitsmoment hat und bei der gekühlten Hochgeschwindigkeits-Zentrifuge verwendet wird, welche vom Anmelder kommerziell erhältlich ist) für ungefähr 100 Sekunden mit einer Umdrehung mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit einer maximalen Drehzahl von 10000 min^-1 und bei einem Trägheitsmoment von 0,277 kg*m² beschleunigt wird, bei 10000 min^-1 stabilisiert wird, und dann nach der Stabilisierung in ungefähr 90 Sekunden verzögert und gestoppt wird, und zwar unter Verwendung des gleichen Steuerverfahrens wie in 5 durch die Zentrifuge gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Linie 110 (linke vertikale Achse: Drehzahl (min^-1) Skala) stellt die Drehzahl des Zentrifugen-Motors 9 dar, eine Linie 111 (rechte vertikale Achse: Drehzahl (Hz) Skala) stellt die Drehzahl des Verdichter-Motors 13 dar, eine Linie 112 (rechte vertikale Achse: Strom (A) Skala) stellt die Ausgabe des Zentrifugen-Motor-Stromsensors 19 dar, und eine Linie 113 (rechte vertikale Achse: Strom (A) Skala) stellt die Ausgabe des Verdichter-Motor-Stromsensors 28 dar. Eine Linie 114 (rechte vertikale Achse: Strom (A) Skala) stellt einen Gesamtstromwert der Ausgabe des Zentrifugen-Motor-Stromsensors 19 und der Ausgabe des Verdichter-Motor-Stromsensors 28 dar.
Es ist zu verstehen, dass die Steuervorrichtung 20 innerhalb der eingestellten Nennleistungskapazität von ungefähr 6000 W bei dem Strom von ungefähr 30 A betrieben wird, wenn die Eingangsleistung von der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 gleich 200 V beträgt, und die Zentrifuge der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ihre maximale Fähigkeit dargelegt hat, und zwar unabhängig vom Wert des Trägheitsmoments des Rotors 31. Als Nächstes werden eine Auswahl und Einstellung bei der Steuerung der Drehzahl des Kühler-Ventilators 18 beschrieben.
Da der Steuerauswahlbereich der Drehzahl des Kühler-Ventilators 18 in einem Bereich von 0 Hz bis 60 Hz ist, und der maximale Leistungsverbrauch dessen gleich 75 W beträgt, wird der Leistungsverbrauch der gesamten Zentrifuge kaum durch den Leistungsverbrauch des Kühler-Ventilators beeinflusst. Da jedoch die Zunahme in der Drehzahl einen wesentlichen Einfluss auf das Geräusch hat, ist es notwendig, die Drehzahl des Kühler-Ventilators zu unterdrücken, solange die Kühlkapazität des Rotors 31 sichergestellt werden kann.
15 ist ein Kurvenverlauf, welcher die Höhe einer Zielsteuertemperatur und eines Lüftungsverlustes des R22A4-Typ-Rotors darstellt. 16 ist ein Kurvenverlauf, welcher die Höhe einer Zielsteuertemperatur und eines Lüftungsverlustes des R10A3-Typ-Rotors darstellt. In 15 stellen Linien 170 bis 172 die Zielsteuertemperaturen des R22A4-Typ-Rotors dar, wenn er auf eine jeweils zuvor eingestellte Temperatur gekühlt wird, und stellt eine Linie 173 die Beziehung zwischen den Beträgen der Drehzahl und des Lüftungsverlustes des Rotors 31 dar. Es wird hier die Differenz der Zielsteuertemperatur gemäß der Differenz des Rotors 31 erläutert, wenn die Zielsteuertemperatur gleich 4 °C beträgt. Wie anhand eines Vergleiches zwischen den Linien 170 und 173 von 15 und den Linien 175 und 178 von 16 offensichtlich, hat der R22A4-Typ-Rotor von kleiner Kapazität und hoher Drehgeschwindigkeit einen geringen Flächenbereich, und sind Wärmequellen eines Lüftungsverlustes dessen konzentriert. Demgemäß ist eine hohe Kühlkapazität erforderlich, sogar obwohl der Lüftungsverlust gering ist. Im Gegensatz dazu hat der R10A3-Typ-Rotor von hoher Kapazität und niedriger Drehgeschwindigkeit einen hohen Flächenbereich, und sind Wärmequellen eines Lüftungsverlustes dessen weit verstreut. Demgemäß ist lediglich eine geringe Kühlkapazität ausreichend, sogar obwohl der Lüftungsverlust hoch ist.
Genauer gesagt, ist beim Rotor von hoher Kapazität ein Abdeckelement zum Abdecken der Außenfläche des Rotors erforderlich, um den Lüftungsverlust zu reduzieren, und gibt es die Tendenz des Auftretens eines lauten Windgeräusches aufgrund der Verformung des Abdeckelements im Verlaufe der Umdrehung des Rotors. Anhand der Beziehung zwischen der erforderlichen Kühlkapazität des Rotors und des auftretenden Lärms, wird unter Bezugnahme der obigen Faktoren die obere Grenze der Drehzahl des Kühler-Ventilators 18 automatisch ausgewählt und gemäß dem Typ des Rotors 31, welcher in der Zentrifuge verwendet wird, ausgewählt, wie in 18 dargestellt. Im Übrigen ist der R15A-Typ-Rotor in 18 ein Rotor (welcher bei der gekühlten Hochgeschwindigkeits-Zentrifuge verwendet wird, welche kommerziell vom Anmelder verfügbar ist, und ein mittleres Trägheitsmoment hat), welcher sich mit einer relativ niedrigen Drehgeschwindigkeit einer maximalen Drehzahl von 15000 min^-1 umdreht und ein Trägheitsmoment von 0,1247 kg*m² hat.
Selbstverständlich kann die zuvor eingestellte Drehzahl des Kühler-Ventilators 18, welche im Wesentlichen Einfluss auf die Kühlkapazität und den Lärm hat, den Faktoren zum Bestimmen der Verteilungsparameter, wie zuvor erwähnt, hinzugefügt werden. Alternativ kann die Drehzahl des Kühler-Ventilators 18 geeigneterweise geändert werden, indem die Beziehung zwischen der erforderlichen Kühlkapazität und der Drehzahl des Verdichter-Motors 13 oder der Drehzahl des Zentrifugen-Motors 9 in Betracht gezogen wird.
Zuvor gab es keine Notwendigkeit nach einem automatischen Transformator, da der Aufbau der Zentrifuge 1 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform nicht von der Versorgungsspannung abhängt. Ferner gibt es keine Notwendigkeit, eine Anzapfung umzuschalten, welche mit der Spannung des Zielgebietes übereinstimmt. Auf diese Art und Weise kann ein kompaktes Produkt hergestellt werden, und wird somit die Produktivität verbessert. Ferner, da der Aufbau der Zentrifuge nicht von der Versorgungsfrequenz abhängt, und der Verdichter-Motor und der Kühler-Ventilator als Hauptlärmquellen unter Verwendung von einer variablen Geschwindigkeitssteuerung mit einer geeigneten Drehzahl betrieben werden, hat die Zentrifuge hervorragende Lärmdämmungseigenschaften, und kann eine Lärmreduktionsleistung realisiert werden. Da ferner der Strom des Rotors im Verlaufe der Beschleunigung derart eingestellt und gespeichert wird, dass er gemäß der Leistungsversorgungskapazität des Zielgebietes eingestellt ist, und die Zentrifuge derart gesteuert ist, dass sie basierend auf den eingestellten Inhalten bei einem im Wesentlichen maximalen Leistungsversorgungs-Stromwert arbeitet, kann die maximale Leistung stets gemäß den Leistungszuständen realisiert werden.
[Beispielhafte Ausführungsform 2]
Als Nächstes wird eine Steuerung zum Ändern des Verteilungsverhältnisses der Leistung an den Zentrifugen-Motor 9 und den Verdichter-Motor 13 gemäß dem Typ des eingebauten Rotors 31 unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. Wie in 7 dargestellt, werden der Typ des Rotors 31 und die Verteilungsparameter zuvor in einer Speichervorrichtung in der Form einer Tabelle gespeichert. Die Steuervorrichtung 20 identifiziert den Typ des eingebauten Rotors 31 und steuert die Leistungsversorgung an den Zentrifugen-Inverter 8 und den Verdichter-Inverter 12 gemäß den aus der Speichervorrichtung ausgelesenen Verteilungsparametern.
Als ein Beispiel wird die Steuervorrichtung 20 innerhalb der eingestellten Nennleistungskapazität von etwa 6000 W bei dem Strom von etwa 30 A betrieben, wenn die Eingangsleistung von der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 gleich 200 V beträgt. Beim R22A4-Typ Hochgeschwindigkeits-Drehrotor mit kleiner Kapazität der Benennungs-Nummer 1 wird, da die Beschleunigungszeit kurz ist, jedoch eine hohe Kühlkapazität erforderlich ist, die Leistung des Zentrifugen-Motors 9 im Verlaufe der Beschleunigung auf ungefähr 3350 W beschränkt. Im Übrigen entspricht die Drehzahl des Verdichter-Motors 13 einer Hochgeschwindigkeit von 64 Hz, um eine ausreichende Kühlkapazität sicherzustellen.
Beim R10A3-Typ Niedriggeschwindigkeits-Drehrotor mit hoher Kapazität der Benennungs-Nummer 3 wird, da die Beschleunigungszeit lang ist, jedoch keine hohe Kühlkapazität erforderlich ist, die an den Zentrifugen-Motor 9 verteilte Leistungsversorgung im Verlaufe seiner Beschleunigung auf ungefähr 3900 W erhöht, um die Beschleunigungszeit zu verkürzen. Im Übrigen entspricht die Drehzahl des Verdichter-Motors 13 einer geringen Geschwindigkeit von 50 Hz, um die Kühlkapazität zu reduzieren. Da der Rotor der Benennungs-Nummer 2 ein R15A-Typ Drehrotor mit mittlerer Geschwindigkeit und mittlerer Kapazität ist, werden die Drehzahl des Verdichter-Motors 13 und die Leistung des Zentrifugen-Motors 9 im Verlaufe der Beschleunigung in der Mitte der Benennungs-Nummern 1 und 3 bestimmt. Im Übrigen ist es in einem Fall eines weiteren Leistungszustandes, bei welchem die Nennspannung und der Nennstrom der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 geändert werden, bevorzugt, dass die Verteilungsparameter zuvor basierend auf den vorherigen Ideen bestimmt werden und in der Speichervorrichtung gespeichert werden.
Auf diese Art und Weise werden die Verteilungsparameter derart eingestellt und gespeichert, dass die Drehzahl des Verdichter-Motors 13 und die Leistung des Zentrifugen-Motors 9 im Verlaufe der Beschleunigung geeigneterweise verteilt werden, um mit der Beschleunigungszeit und der Kühleigenschaft des Rotors 31 gemäß der Leistungsversorgungskapazität der Zielgebiete und des Typs des eingebauten Rotors 31 übereinzustimmen. Ferner kann, da die Zentrifuge derart gesteuert wird, dass das Verteilungsverhältnis der Leistung an den Zentrifugen-Motor 9 und an weitere Motoren basierend auf den obigen Inhalten bestimmt wird, die optimale Leistung stets gemäß den Leistungszuständen realisiert werden.
[Beispielhafte Ausführungsform 3]
Als Nächstes wird eine dritte beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. Unter Bezugnahme auf das Blockdiagramm der Zentrifuge von 8, unterscheidet sich die dritte beispielhafte Ausführungsform von der ersten beispielhaften Ausführungsform von 1 darin, dass eine Dreiphasen-Wechselstrom-Leistungsversorgung als eine Leistungsversorgung verwendet wird, und die Leistungsversorgungsleitung 2 und die Leistungsversorgungsleitung 3 mit einer unterschiedlichen Phase der Wechselstrom-Leistungsversorgung 52 verbunden sind. Weitere Elemente mit gleichen Bezugszeichen sind gleich jenen wie in dem Blockdiagramm der in 1 dargestellten ersten beispielhaften Ausführungsform.
Wenn die Zentrifuge den Rotor 31 derart steuert, dass er mit einer vorbestimmten Drehzahl stabilisiert ist, erhöht sich der Leistungsverbrauch im Falle einer Kühlung und Beibehaltung des Rotors bei einer Temperatur von beispielsweise 4°C. In einem Fall der Zentrifuge, bei welcher der Rotor 31 unter Atmosphäre umdreht wird, ist eine normale Leistung, welche im Zentrifugen-Motor 9 verbraucht wird, im Wesentlichen gleich der Leistung, welche im Verdichter-Motor 13 verbraucht wird, und beläuft sich auf ungefähr 1 kW bis 2 kW. In diesem Fall ist ein Wert, welcher durch Multiplizieren einer Umwandlungswirksamkeit der Leistungen in die Antriebskraft mit diesen Leistungen erlangt wird, gleich dem Lüftungsverlust des Rotors 31. Im Übrigen sind, da sowohl der Leistungsverbrauch der Gleichstrom-Leistungsversorgung 6 als auch der Leistungsverbrauch des Kühler-Ventilators 18 ungefähr 50 W bis 100 W betragen, die Leistungsverbräuche der Versorgungsleitung 2 und der Versorgungsleitung 3 im Wesentlichen identisch. Sobald diese Versorgungsleitungen mit einer unterschiedlichen Phase des Dreiphasen-Wechselstroms der Wechselstrom-Leistungsversorgung 52 verbunden werden, werden die Leistungsverbräuche ohne Vorspannung ausgeglichen. Das Verfahren zum Verbinden der Versorgungsleitung 2 und der Versorgungsleitung 3 mit der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22, wie in 1 dargestellt, ist ein vielseitiges Verbindungsverfahren, da es sehr einfach ist, die Verbindung dazwischen zu trennen und neu zu verbinden, wie in 8 dargestellt, oder umgekehrt.
Bei der Zentrifuge gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform erhöht der bidirektionale Umwandler 4 als ein Umwandler des Zentrifugen-Motors 9 mit hoher Kapazität den Leistungsfaktor der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22, und wird er verstärkungsgesteuert, um eine Gleichspannung anzunehmen, welche erlangt wird, indem ungefähr 10 V zur Spitzenspannung von 264 V der Leistungsversorgungsspannung hinzuaddiert wird. Da die Gleichstrom-Ausgangsspannung, welche im Glättungskondensator 7 aufgeladen ist, auf eine konstante Spannung von ungefähr 385 V gesteuert wird, kann die Inverter-Schaltung des Zentrifugen-Motors 9 in Ansprechen auf die Schwankung der Versorgungsspannung der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 stabil gesteuert werden. Ähnlich hat der Verdichter-Motor 13 eine hohe Kapazität. Der unidirektionale Umwandler 5 versorgt den Verdichter-Motor 13 mit Leistung und kann auf eine 170 V bis 264 V Versorgungsspannungs-Schwankung oder auf die Versorgungsfrequenz-Änderung von zwischen 50 Hz und 60 Hz ansprechen. Demgemäß wird der Verdichter-Motor 13 ebenso auf eine stabile Art und Weise gesteuert.
Selbstverständlich hängt die Fähigkeit zum Kühlen einer Kammer 32 von der Drehzahl des Verdichter-Motors 13 und des Verdichters 35 ab. Zusätzlich wird die Fähigkeit größtenteils durch das Luftvolumen des Kühler-Ventilators 18, welcher den Kühler 37 kühlt, beeinflusst. Genauer gesagt, gibt es ein Problem darin, dass das Geräusch und die maximale Kühlkapazität der Zentrifuge gemäß der zu verwendenden Versorgungsfrequenz-Umgebung von 50 Hz und 60 Hz geändert werden. Beispielsweise beträgt das Luftvolumen bei einem Wechselstrom-VentilatorTyp Kühler-Ventilator 18, bei der Leistungsfrequenz von 50 Hz, pro Stunde gleich 1800 m³ und beträgt der Geräuschpegel ungefähr 50,6 dB, während das Luftvolumen pro Stunde, bei der Leistungsfrequenz von 60 Hz, gleich 2040 m³ beträgt und der Geräuschpegel ungefähr 54,3 dB beträgt. Das heißt, dass das Luftvolumen, bei der Leistungsfrequenz von 60 Hz, um das ungefähr Dutzendfache an Prozent zunimmt, der Geräuschpegel jedoch ebenso um ungefähr 3 bis 4 dB ansteigt.
Ähnlich, im Falle des Wechselstrom-Ventilators, welcher den Zentrifugen-Motor 9 oder den Steuerbehälter 29 kühlt, sind das Luftvolumen und der Geräuschpegel bei der Leistungsfrequenz von 60 Hz größer als bei der Leistungsfrequenz von 50 Hz. Auf diese Art und Weise wird die Fähigkeit zum Kühlen der Kammer 32, verglichen mit der Leistungsfrequenz von 50 Hz, beim Kühler-Ventilator 18 größer, welcher die Leistungsfrequenz von 60 Hz hat. Demgemäß ist bei der Leistungsfrequenz von 50 Hz die maximale Kühlfähigkeit der Drehkammer 48 von der Zentrifuge klein, und ist ihr Geräuschpegel ebenso klein. Im Gegensatz dazu ist die maximale Kühlfähigkeit der Drehkammer 48 von der Zentrifuge bei der Leistungsfrequenz von 50 Hz groß, wobei jedoch auch ihr Geräuschpegel groß ist. Die Gleichspannung der Gleichstrom-Leitungsversorgung 6 beträgt beispielsweise 24 V, und die Gleichspannung von 24 V wird sogar dann zugeführt, wenn die Versorgungsspannung in einem Bereich von 170 V bis 264 V schwankt. Demgemäß werden der Gleichstrom-Ventilator 25 und der Gleichstrom-Ventilator 26 bei einer konstanten Drehzahl beibehalten, und ändern sich das Luftvolumen und der Winddruck nicht. Auf diese Art und Weise ist es möglich, den Zentrifugen-Motor 9 oder den Steuerbehälter 29 ohne Abhängigkeit von der Versorgungsspannung und der Leistungsfrequenz und ohne Änderung im Geräuschpegel zu kühlen.
Wie zuvor erwähnt, wird die Zentrifuge in der dritten beispielhaften Ausführungsform auf eine solche Art und Weise betrieben, dass die Versorgungsspannung und die Leistungsfrequenz frei ausgewählt werden, und die Verteilungsparameter durch gespeicherte Einstellergebnisse der verbundenen Versorgungsspannung und des erlaubbaren Nennstroms bestimmt werden. Demgemäß ist es nicht notwendig, den automatischen Transformator vorzubereiten, sogar obwohl die Spannung der verbundenen Wechselstrom-Leistungsversorgung vielfältig geändert wird, und ist es möglich, die Differenz in der Kühlfähigkeit und im Geräuschpegel aufgrund der Differenz der Leistungsfrequenz von 50 Hz und 60 Hz zu beseitigen. Hieraus resultierend kann die Zentrifuge realisiert werden, welche eine optimal maximale Kühlfähigkeit und Geräuschdämmleistung hat. Ferner kann nicht nur die Verbindung zur Einzelphase-Gleichstrom-Leistungsversorgung, sondern ebenso die Verbindung zur Mehrfachphasen-Leistungsversorgung einfach geändert werden. Zu diesem Zeitpunkt bewirkt die Mehrfachphasen-Leistungsversorgung, dass der bidirektionale Umwandler 4 des Zentrifugen-Motors 9 und der unidirektionale Umwandler 5 des Verdichters 13 durch unterschiedliche Phasen mit Leistung versorgt werden. Demgemäß kann der pro jeweiliger Phase verwendete Stromwert reduziert werden. Hieraus resultierend wird der Betrieb der Zentrifuge möglich, obwohl die Quellenimpedanz von der Wechselstrom-Leistungsversorgung hoch ist.
[Beispielhafte Ausführungsform 4]
Als Nächstes wird ein Betrieb zum Steuern der Temperatur des Rotors 31 von der Zentrifuge 1 beschrieben. Bei diesem Betrieb wird die Temperatur des Rotors 31 schnell auf eine zuvor eingestellte Zieltemperatur, unabhängig von der Höhe des Lüftungsverlustes des Rotors 31, angenähert, und wird die Temperatur des Rotors dann mit einer hohen Genauigkeit gesteuert.
Bei einem Temperatur-Steuerverfahren aus dem Stand der Technik werden, da die Temperatur von der Kammer 32 durch den Temperatursensor 40b erfasst wird und der Verdichter-Motor 13 einer stoßweisen Steuerung (EIN-AUS-Steuerung) unterworfen wird, das Überschreiten und Unterschreiten wiederholt hervorgerufen, wenn die Temperatur von der Probe im Rotor 31 auf eine gewünschte Zieltemperatur gesteuert wird, und somit das Pulsieren hinsichtlich der Oberflächentemperatur seitens des Rotors 31 von der Kammer 32 auftritt. Im Übrigen wird zuvor ein Temperatur-Korrekturwert durch ein Experiment, usw. berechnet, und entspricht dieser gleich der Differenz zwischen der Zieltemperatur (Zielsteuertemperatur) des Temperatursensors 40b im Verlaufe der Umdrehung des Rotors 31 und der Temperatur von der Probe im Rotor 31. Um Fehler zu kompensieren, welche bei einer solchen Temperatursteuerung auftreten, wird der Temperatur-Korrekturwert dazu verwendet, um eine hohe Genauigkeit zu realisieren. Jedoch werden bei der EIN-AUS-Steuerung eines Verdichters 35 aus dem Stand der Technik das Geräusch, welches im Verlaufe der EIN-AUS-Umschaltung erzeugt wird, und der plötzliche Spannungsabfall der Wechselstrom-Leistungsversorgung 22 begleitend auftreten, und wird, zusätzlich hierzu, die Temperatur des Rotors 31 gesteuert, während die Temperatur in der Kammer 32 pulsiert wird. Demgemäß war eine weitere hochgenaue Temperatursteuerung, um die Temperatur-Schwankungsbreite zu beheben, für viele Jahre eine Herausforderung. Als ein Element zum Erfassen der Temperatur des Rotors 31 wird ein Strahlungsthermometer in der Drehkammer 48 des Rotors 31 bereitgestellt. Das Strahlungsthermometer ist dazu ausgelegt, die Temperatur der unteren Fläche des Rotors 31 direkt zu messen. Die somit gemessene Temperatur wird als Zielsteuertemperatur verwendet, um den Rotor 31 bei einer gewünschten Temperatur zu steuern und beizubehalten. Jedoch wird bei der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Folgenden ein Verfahren zum indirekten Messen der Temperatur der Kammer 32 durch die Temperatursensoren 40a, 40b, wie beispielsweise ein Thermistor, beschrieben.
Bei dem Temperatur-Korrekturwert werden die auftretende Größe aufgrund des Lüftungsverlustes und die Größe des Wärmeaustausches zwischen der Kammer 32 und dem Rotor 31 in Abhängigkeit vom Typ und/oder von der Form des Rotors geändert, und zwar zusätzlich zur Betriebs-Drehzahl des Rotors 31 und der beibehaltenden Temperatur der Probe. Demgemäß wird der Temperatur-Korrekturwert zuvor gemäß dem Typ des Rotors, der Betriebs-Drehzahl des Rotors, und der beibehaltenden Temperatur der Probe bestimmt und in der Betriebstafel 21 oder der Steuervorrichtung 20 gespeichert. Ferner wird der Temperatur-Korrekturwert, welcher sich im Betrieb und beim Temperatur-Steuerzustand hinsichtlich des Typs des Rotors 31 unterscheidet, dazu verwendet, um die Genauigkeit der Temperatursteuerung zu verbessern.
In jüngster Zeit wurde bei Haushaltsgeräten, wie beispielsweise bei einer Klimaanlage oder bei einem Kühlschrank, eine Technologie, bei welcher der Verdichter-Motor 13 eines Kühlgeräts durch den Verdichter-Inverter 12 auf eine variable Geschwindigkeit angetrieben wird, weit verbreitet entwickelt und dazu erachtet, auf dem Gebiet der Zentrifuge angewendet zu werden. Jedoch ist die Beibehaltungstemperatur der Probe bei der Zentrifuge in einem weiten Bereich von -20 °C bis 40 °C, und variiert der Lüftungsverlust stark in einem Bereich von einigen Hundert W bis 2 kW, in Abhängigkeit von der Drehzahl oder des Typs des Rotors. Aus diesem Grund ist eine Temperatur-Steuerungstechnologie, welche sich vollständig von den Haushaltsgeräten unterscheidet, in einem Fall der Anwendung bei einem Inverter-Typ-Kühlgerät erforderlich. Im Folgenden wird der Typ, eine Beziehung zwischen der Drehzahl und dem Lüftungsverlust des Rotors unter Bezugnahme auf 15 und 16 beschrieben. 15 ist eine Ansicht, welche eine Beziehung zwischen der Zielsteuertemperatur des Temperatursensors 40a und dem Lüftungsverlust des Rotors bei einer jeweiligen Drehzahl des R20A4-Typ-Rotors in der Zentrifuge darstellt, welche von Hitachi Koki Co., Ltd. käuflich erhältlich ist. Die horizontale Achse zeigt die Drehzahl (min^-1) des Rotors 31 an. Der Lüftungsverlust (Einheit: W) 173 des Rotors 31 entspricht hier der rechten vertikalen Achse, und der Lüftungsverlust des Rotors 31 ist im Wesentlichen proportional zu seiner Drehzahl. Der Lüftungsverlust des Rotors ist nahezu zur Drehzahl des Rotors 31 quadriert mit 2,8 in einer angenäherten Gleichung proportional.
Sogar wenn das Inverter-Typ-Kühlgerät verwendet wird, und ein sogenanntes Temperatur-Rückführ-PID-Steuerverfahren verwendet wird, variiert die Wärmeerzeugungsmenge des Rotors größtenteils in Abhängigkeit von den Betriebszuständen, wie zuvor erwähnt. Das Temperatur-Rückführ-PID-Steuerverfahren enthält hier einen Proportional-Term, einen Integral-Term und einen Differential-Term, und verwendet die Differenz zwischen der erfassten Temperatur des Temperatursensors 10a und der eingestellten Zieltemperatur. Die Beziehung zwischen der Drehzahl und der Zielsteuertemperatur des Rotors 31 ist durch 170 bis 172 angezeigt. Das Bezugszeichen 170 zeigt hier einen Kurvenverlauf einer Zielsteuertemperatur im Falle einer Kühlung des Rotors 31 auf 20 °C an, 171 zeigt einen Kurvenverlauf einer Zielsteuertemperatur im Falle einer Kühlung des Rotors auf 10 °C an, und 172 zeigt einen Kurvenverlauf einer Zielsteuertemperatur im Falle einer Kühlung des Rotors auf 4 °C an. Wie anhand der Kurvenverläufe 170 bis 172 offensichtlich, steigt der Lüftungsverlust des Rotors mit zunehmender Drehzahl des Rotors 31 an, und ist es somit wünschenswert, die Zielsteuertemperatur auf einen kleinen Wert einzustellen. Somit haben die PID-Steuerparameter, welche auf den Proportional-Term, den Integral-Term und den Differential-Term verteilt sind, optimale Werte, welche in Abhängigkeit von den Temperatur-Steuerzuständen stark variieren. Demgemäß ist es schwierig, einen korrekten Wert der PID-Steuerparameter gleichförmig zu bestimmen. Aus diesem Grund ist das Auftreten eines Nachlaufens (engl.: hunting) der Steuertemperatur wahrscheinlich, wenn lediglich die PID-Steuerung für die Drehzahl des Verdichter-Motors 13 durchgeführt wird, und somit können keine weiteren Verbesserungen in der Genauigkeit der Steuertemperatur erwartet werden. Demgemäß ist es erforderlich, die Temperatur-Steuergenauigkeit zu verbessern, indem eine ungewünschte Temperaturdifferenz zwischen der oberen und unteren Rotor-Temperatur unterdrückt wird.
Demgemäß führt die Steuervorrichtung 20 gemäß der vierten beispielhaften Ausführungsform die erfasste Temperatur des Temperatursensors 40a, welcher an der Unterseite der Kammer 32 bereitgestellt ist, zurück, und steuert die Drehzahl des Verdichter-Motors 13 im Verdichter 35 derart, um zu ermöglichen, dass die Probe im Rotor 31 eine eingestellte Zieltemperatur annimmt. Die Drehzahl des Kühler-Ventilators 18, welcher dazu ausgelegt ist, einen Luftzug zur Wärmeabfuhr des Kühlers 37 zu überführen, wird auf 50 Hz gesteuert, wie zuvor erwähnt.
16 ist eine Ansicht, welche eine Beziehung zwischen der Zielsteuertemperatur des Temperatursensors 40a und dem Lüftungsverlust des Rotors bei einer jeweiligen Drehzahl des R10A3-Typ-Rotors darstellt, welcher vom vorliegenden Anmelder käuflich erhältlich ist. Verglichen mit dem R20A4-Typ-Rotor, ist der R10A3-Typ-Rotor groß, und ist dessen Rotordurchmesser groß. Demgemäß wird der Anstiegsgrad des Lüftungsverlustes (Einheit: W) 178 des Rotors 31 aufgrund des Anstiegs der Drehzahl größer werden als der Lüftungsverlust 173 von 15. Da jedoch der Oberflächenbereich des R10A3-Typ-Rotors größer ist als jener des R20A4-Typ-Rotors, ist dessen Kühlwirksamkeit aufgrund der Kühlung der Kammer 32 jener des R20A4-Typ-Rotors überlegen. Demgemäß ist die Beziehung zwischen der Drehzahl und der Zielsteuertemperatur des Rotors 31 durch 175 bis 177 angezeigt. Das Bezugszeichen 175 zeigt hier einen Kurvenverlauf einer Zielsteuertemperatur im Falle einer Kühlung des Rotors 31 auf 20 °C an, 176 zeigt einen Kurvenverlauf einer Zielsteuertemperatur im Falle einer Kühlung des Rotors 31 auf 10 °C an, und 177 zeigt einen Kurvenverlauf einer Zielsteuertemperatur im Falle einer Kühlung des Rotors 31 auf 4 °C an. Wie anhand der Kurvenverläufe 175 bis 177 der Zielsteuertemperatur offensichtlich, steigt der Lüftungsverlust des Rotors mit ansteigender Drehzahl des Rotors an, und wird somit die Zielsteuertemperatur auf einen kleinen Wert eingestellt.
9 stellt die Drehzahl (Einheit: Hz) 150 des Verdichter-Motors 13, die gemessene Temperatur (Einheit: °C) 151 des Temperatursensors 40a und die Unterseiten-Temperatur (Einheit: °C) 152 des Rotors 31 dar, wenn in der Zentrifuge 1 gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform der R22A4-Typ-Rotor als der Rotor 31 mit einer Drehzahl von 22000 min^-1 umdreht wird, und die Temperatur der Probe auf 4 °C gesteuert wird. Die horizontale Achse zeigt die verstrichene Zeit nach der Umdrehung des Rotors 31 an.
Bei diesem Rotor ist die Zielsteuertemperatur zum Kühlen des Rotors 31, welcher sich mit der Drehzahl von 22000 min^-1 umdreht, auf 4 °C, auf -12,7 °C eingestellt, wie durch eine Linie 172 von 15 dargestellt. Die Steuer-Drehzahl des Verdichter-Motors 13 ist zu diesem Zeitpunkt in der Beschleunigungsstufe des Rotors 31 auf 58 Hz eingestellt, und ist auf 65 Hz eingestellt, nachdem der Rotor 31 bei der Drehzahl von 22000 min^-1 stabilisiert ist, wie in dem Bereich von 0 bis 500 Sekunden von 9 angezeigt. Durch eine Steuerung auf diese Art und Weise wird die erfasste Temperatur des Temperatursensors 40a über die Zeit reduziert, und erreicht im Bereich von 650 Sekunden gleich -12,2 °C, welche um 0,5 °C höher ist als die Zielsteuertemperatur. Auf diese Art und Weise wird die Drehzahl des Verdichter-Motors 13 durch eine Rückführsteuerung unter Verwendung der erfassten Temperatur des Temperatursensors 40a und der Zielsteuertemperatur gesteuert. Der Anfangswert von I (Integral-Term) zu Beginn der PID-Steuerung von 17 kann durch eine Temperatur-Zeitänderungsrate (°C/sek) bestimmt werden, mit welcher ein gemessener Temperaturwert des Temperatursensors 40a beispielsweise im Verlaufe von 2 Minuten, unmittelbar vor dem Übergang auf die PID-Steuerung, reduziert wird.
Als Nächstes wird die PID-Steuerung als ein Beispiel der Rückführsteuerung unter Bezugnahme auf 17 beschrieben. Der Anfangswert von I (Integral-Term) zu Beginn der PID-Steuerung kann durch eine Temperatur-Zeitänderungsrate (°C/sek) bestimmt werden, mit welcher ein gemessener Temperaturwert des Temperatursensors 40a, beispielsweise im Verlaufe von 2 Minuten, unmittelbar vor dem Übergang auf die PID-Steuerung, reduziert wird. Beispielsweise wird, da die Temperatur-Zeitänderungsrate (°C/sek) in 17 für 2 Minuten ungefähr gleich 1,2 °C beträgt, 50 Hz als ein Anfangswert des I-Terms bei der PID-Steuerung zugeführt. Hier wird die Summe aus P, I und D bei der PID-Steuerung als eine Verdichter-Frequenz verwendet. In diesem Fall wird, obwohl bei jedem Betrieb neue Werte als P und D bestimmt werden, I entlang der Zeitachse integriert. Demgemäß wird eine Wirkung, wie beispielsweise ein Steuerversatz zu einem späteren Zeitpunkt, dargeboten, wenn I zuvor als ein Anfangswert zugeführt wird. Durch diese Steuerbetriebe wird die Drehzahl des Verdichter-Motors 13 im Verlaufe des Übergangs auf die PID-Steuerung bei einem hohen Pegel beibehalten, und nähert sich die Temperatur des Temperatursensors 40a auf eine schnelle und sanfte Weise der Steuerzieltemperatur an. Der Grund dafür liegt darin, dass die Kühlgeschwindigkeit des Rotors 31 schneller wird, und somit wird I im Verlaufe des Übergangs auf die PID-Steuerung in einem Fall auf einen kleinen Wert eingestellt, bei welchem die Temperatur-Zeitänderungsrate größer wird, und wird I im Verlaufe des Übergangs auf die PID-Steuerung in einem Fall auf einen großen Wert eingestellt, bei welchem die Temperatur-Zeitänderungsrate geringer wird. Auf diese Art und Weise ist es möglich, bei der Steuerung der Drehzahl des Verdichter-Motors 13 einen Wendepunkt anzugeben, wodurch in beiden Fällen die Temperatur des Temperatursensors 40a schnell auf die Steuerzieltemperatur angenähert wird.
Durch diese Steuerbetriebe wird die berechnete Drehzahl des Verdichter-Motors 13, welche durch die PID-Berechnung erlangt ist, letztendlich auf die Drehzahl von ungefähr 48 Hz stabilisiert, obwohl ein mehrfaches Überschreiten/Unterschreiten der Drehzahl hauptsächlich involviert ist. Danach wird die Drehzahl des Verdichter-Motors stabil gesteuert. Im Verlaufe dieser Zeit wird die Unterseiten-Temperatur 152 des Rotors 31, welche im Wesentlichen gleich der Temperatur der Probe des Rotors 31 ist, zu Beginn der Steuerung im Verlaufe der Zeit sanft von 26 °C aus reduziert und exakt auf 4 °C beibehalten.
10 stellt eine Beziehung zwischen der Drehzahl (Einheit: Hz) 153 des Verdichter-Motors 13, der Unterseiten-Temperatur (Einheit: °C) 155 des Rotors 31 und der gemessenen Temperatur (Einheit: °C) 154 eines Temperatursensors 40b über die Zeit dar, wenn in einer Zentrifuge aus dem Stand der Technik der R22A4-Typ-Rotor mit einer Drehzahl von 22000 min^-1 umdreht wird, und die Temperatur der Probe auf 4 °C gekühlt wird. Ungleich der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform von 9, wird der Temperatursensor 40b, welcher in dem Dichtungsgummi 41 bereitgestellt ist, dazu verwendet, um anstelle des Temperatursensors 40a die Temperatursteuerung in der Zentrifuge aus dem Stand der Technik durchzuführen. Dieses Beispiel ist gleich dem in 9 dargestellten aktuell gemessenen Beispiel, mit Ausnahme, dass die Kühlzieltemperatur des Temperatursensors 40b von -7 °C aus, aufgrund der Differenz des Temperatur-Steuerziels, von -12,7 °C von 9 geändert wird.
Wie anhand von 10 offensichtlich, wird, da die Steuer-Drehzahl des Verdichter-Motors 13 aus dem Stand der Technik aufgrund des wiederholten Überschreitens und Unterschreitens über die Zeit nicht stabil angenähert wird, das Geräusch, welches vom Verdichter-Motor 13 herrührt, fluktuiert, und wird die Unterseiten-Temperatur des Rotors 31 kontinuierlich pulsiert, und wird somit die Temperatursteuer-Genauigkeit verschlechtert. Der Grund hierfür liegt darin, dass das Ansprechverhalten, wie beispielsweise die Zeitverzögerung bei der Temperaturänderung des Verdampfers 33 und die Zeitkonstante in Relation zur Änderung der Drehzahl des Verdichter-Motors 13, schlecht ist, weil der Temperatursensor 40b durch das Dichtungsgummi 41 bedeckt ist. Demgemäß ist es vorteilhaft, den in 9 dargestellten Temperatursensor 40a zu verwenden, um die Temperatursteuerung gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform durchzuführen, anstelle dass der Temperatursensor 40b, wie in 10 dargestellt, verwendet wird. Der Grund hierfür liegt darin, dass das Ansprechverhalten in Relation zur Temperaturänderung des Verdampfers 33 gut ist, weil der Temperatursensor 40a in Kontakt mit dem Metallteil der Kammer 32 bereitgestellt ist.
11 stellt eine Beziehung zwischen der Drehzahl (Einheit: Hz) 156 des Verdichter-Motors 13, der gemessenen Temperatur (Einheit: °C) 157 des Temperatursensors 40a und der Unterseiten-Temperatur (Einheit: °C) 158 des Rotors 31 über die Zeit dar, wenn in der Zentrifuge 1 der R22A4-Typ-Rotor als der Rotor 31 mit einer Drehzahl von 10000 min^-1 umdreht wird und die Temperatur der Probe im Rotor 31 auf 4 °C gesteuert wird. Die Unterseiten-Temperatur des Rotors ist im Wesentlichen gleich der Temperatur der Probe des Rotors 31. Bei diesem Zustand entspricht der Lüftungsverlust des Rotors 31 gleich 11 % eines in 9 erläuterten Falles, und beträgt er weniger als 100 W. Wenn die Drehzahl 156, welche der gemessenen Temperatur 157 entspricht, kleiner ist als die minimale Drehzahl (beispielsweise 15 Hz in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform) gemäß den Temperatur-Steuerbetrieben, wird die Drehzahl-Steuerung des Verdichter-Motors 13 von der PID-Kontinuitäts-Drehzahl-Steuerung auf einen EIN-Zustand von 20 Hz und AUS-Zustand umgeschaltet. Normalerweise werden beim Verdichter-Motor 13 eine maximale Drehzahl (maximale kontinuierliche Drehzahl) und eine minimale Drehzahl (minimale kontinuierliche Drehzahl), welche kontinuierlich durchgeführt werden können, in Anbetracht der Beziehung zwischen der Nennspannung und Stabilität eingestellt. Hier wird die kontinuierliche Drehzahl im Verlaufe der stoßweisen Steuerung auf 20 Hz eingestellt, welche höher als die minimale kontinuierliche Drehzahl des Verdichter-Motors 13 ist. In der vorliegenden Erfindung beträgt die jeweilige Drehzahl des Verdichter-Motors 13 im Verlaufe der EIN-AUS-Steuerung, das heißt eine Start-Stopp-Drehzahl, im EIN-Zustand gleich 20 Hz und im AUS-Zustand gleich 0 (Null) Hz.
Da die minimale Drehzahl, welche kontinuierlich durchgeführt werden kann, im Verlaufe der EIN-Zeit bei der EIN-AUS-Steuerung auf 15 Hz eingestellt ist, welches niedriger als die Drehzahl (20 Hz) während der EIN-Zeit ist, ist es möglich, eine hervorragende Temperatursteuereigenschaft sogar dann zu erzielen, wenn der Bereich der Wärmeabsorption zwischen der minimalen kontinuierlichen Drehzahl-Steuerung und der stoßweisen EIN-AUS-Steuerung überlappt ist, und der Steuerzustand zwischen der kontinuierlichen Drehzahl-Steuerung bei einer geringeren Geschwindigkeit und der stoßweisen EIN-AUS-Steuerung umgeschaltet wird. Obwohl die gemessene Temperatur 157 des Temperatursensors 40a gemäß den wiederholten Steuerungen von EIN- und AUS-Zuständen des Verdichter-Motors 13 leicht pulsiert, ist es zu verstehen, dass die Unterseiten-Temperatur 158 des Rotors 31 nicht geändert wird, und kann somit die Temperatursteuerung auf eine stabile und genaue Art und Weise durchgeführt werden.
Zu Beginn der Temperatursteuerung, im Bereich von 100 Sekunden bis 300 Sekunden, beträgt die Zielsteuertemperatur des Temperatursensors 40a ungefähr - 1 °C und beträgt die Drehzahl des Verdichter-Motors 13 anfänglich 65 Hz. Wenn die Temperatur des Temperatursensors 40a durch die PID-Steuerung auf -0,5 °C geändert wird, wird die Drehzahl derart gesteuert, dass sie kontinuierlich verringert wird. Da jedoch die gemessene Temperatur 157 des Temperatursensors 40a weiter reduziert wird, wenn der Verdichter-Motor 13 sogar bei einer minimalen kontinuierlichen Drehzahl von 15 Hz kontinuierlich betrieben wird, wird der Verdichter-Motor 13 ausgeschaltet, wenn die Zielsteuertemperatur um -2 °C auf - 3 °C niedriger als ungefähr -1 °C abfällt, und wird die EIN-AUS-Steuerung des Verdichter-Motors 13 durchgeführt. Wenn ferner die gemessene Temperatur 157 des Temperatursensors 40a zum Ansteigen umgeschaltet wird und um 1 °C höher als die Zielsteuertemperatur einen Wert von 0 °C annimmt, wird der Verdichter-Motor 13 abermals eingeschaltet. Bei dieser EIN-AUS-Steuerung wird der AUS-Zustand auf den EIN-Zustand umgeschaltet, wenn die gemessene Temperatur um +1°C höher ist als die Zielsteuertemperatur, wohingegen der EIN-Zustand auf den AUS-Zustand umgeschaltet wird, wenn die gemessene Temperatur um -1 °C niedriger als die Zielsteuertemperatur ist. Der AUS-Zustand wird für mindestens 60 Sekunden (minimale AUS-Zeit) gesichert, wenn der AUS-Zustand auf den EIN-Zustand umgeschaltet wird, wohingegen der EIN-Zustand für mindestens 30 Sekunden (minimale EIN-Zeit) gesichert wird, wenn der EIN-Zustand auf den AUS-Zustand umgeschaltet wird. Der Grund hierfür liegt darin, dass der EIN-Zustand erforderlich ist, wenn die Druckdifferenz zwischen der Saugröhre 42 und der Ausstoßröhre 36 kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und der AUS-Zustand erforderlich ist, wenn die Druckdifferenz größer als der vorbestimmte Wert ist, dies im Hinblick auf die Ölschmierung des Verdichters 35.
12 stellt eine Beziehung zwischen der Drehzahl (Einheit: Hz) 159 des Verdichter-Motors 13, der gemessenen Temperatur (Einheit: °C) 160 des Temperatursensors 40a und der Unterseiten-Temperatur (Einheit: °C) 161 des Rotors 31 über die Zeit dar, wenn in der Zentrifuge 1 der R10A3-Typ-Rotor als der Rotor 31 mit einer Drehzahl von 7800 min^-1 umdreht wird und die Temperatur der Probe im Rotor 31 auf 4 °C gesteuert wird. Die Unterseiten-Temperatur des Rotors ist im Wesentlichen gleich der Temperatur der Probe des Rotors 31. Die Zieltemperatur des Steuer-Temperatursensors 40a beträgt ungefähr -2 °C. Bei dieser Bedingung beträgt der Lüftungsverlust des Rotors 31 ungefähr 630 W, und wird die Drehzahl des Verdichter-Motors 13 auf eine kontinuierliche Drehzahl gesteuert, welche etwas höher ist als der untere Grenzwert (das heißt 15 Hz) der kontinuierlichen Steuer-Drehzahl gemäß den Temperatur-Steuerbetrieben, wie durch die Drehzahl 159 des Verdichter-Motors 13 dargestellt. Da diese Drehzahl bei der EIN-AUS-Steuerung von 9 niedriger ist als die Drehzahl (20 Hz) im Verlaufe der EIN-Zeit, ist es möglich, die Steuerbarkeit in einem Bereich zwischen der kontinuierlichen Drehzahl-Steuerung bei einer niedrigeren Geschwindigkeit und der EIN-AUS-Steuerung, in welchem der Wärmeabsorptionsbereich zwischen der kontinuierlichen Drehzahl-Steuerung bei einer niedrigeren Geschwindigkeit und der EIN-AUS-Steuerung bei 20 Hz überlappt ist, zu verbessern.
13 ist eine Ansicht, welche ein aktuell gemessenes Beispiel der Temperatursteuerung der Zentrifuge 1 auf eine solche Art und Weise darstellt, dass ein R22A4-Typ-Rotor mit der Drehzahl von 10000 min^-1 umdreht wird, die Temperatur einer Probe bei 4 °C gekühlt und beibehalten wird, und die Drehzahl dann bei diesem Zustand auf 12000 min^-1 geändert wird. Im Gegensatz zu 11 wird die Steuerung der Drehzahl (Einheit: Hz) 163 des Verdichter-Motors 13 von der EIN-AUS-Steuerung von 20 Hz auf die kontinuierliche PID-Drehzahl-Steuerung gemäß den Temperatursteuer-Betrieben geändert, wie durch die Drehzahl (Einheit: Hz) 162 des Verdichter-Motors 13 dargestellt. Die Zielsteuertemperatur des Temperatursensors 40a beträgt anfangs ungefähr -1°C, und nimmt dann nach der Einstelländerung der Drehzahl einen Wert von ungefähr -2 °C an. Ähnlich zu 11, wird die Drehzahl 162 des Verdichter-Motors 13 bei 0 bis 200 Sekunden zu Beginn der Temperatursteuerung auf 65 Hz eingestellt, und dann durch eine kontinuierliche Drehzahl-Steuerung unter Verwendung der PID-Steuerung kontinuierlich auf 15 Hz verringert. Anschließend wird die EIN-AUS-Steuerung durchgeführt.
Danach, wenn die Drehzahl des Rotors 31 zum Änderungszeitpunkt der zuvor eingestellten Drehzahl 174 im Bereich von ungefähr 2000 Sekunden von 10000 min^-1 auf 12000 min^-1 ansteigt, steigt der Lüftungsverlust des Rotors 31 leicht an. Demgemäß wird ein Zustand, bei welchem die erfasste Temperatur des Temperatursensors 40a um 0,5 °C höher ist als die neue Zielsteuertemperatur von -2 °C über 180 Sekunden fortgesetzt, wenn die Drehzahl des Verdichter-Motors 13 im Zustand eines EIN-Zustandes bei 25 Hz ist. Auf diese Art und Weise bewirkt die Steuervorrichtung 20, dass der Verdichter-Motor 13 der kontinuierlichen Drehzahl-Steuerung unter Verwendung der PID-Steuerung unterworfen wird. Die Steuerungssituation hiernach ist gleich jener in 12.
Die anfängliche Drehzahl 162 des Verdichter-Motors 13 nach dem Übergang auf die PID-Steuerung der kontinuierlichen Umdrehung nimmt im Bereich von ungefähr 1900 Sekunden bis 2300 Sekunden einen Wert von 30 Hz an. Da die PID-Steuerung beginnt, wird verhindert, dass die Temperatur des Rotors 31 aufgrund einer übermäßigen Drehzahl übermäßig abfällt. Diese Beziehung ist in 14 zusammengefasst. Genauer gesagt, wenn die Zielsteuertemperatur und die erfasste Temperatur des Temperatursensors 40a innerhalb eines vorbestimmten Bereiches mehrfach zueinander nahe sind, wird die anfängliche Drehzahl des Verdichter-Motors 13 zu Beginn der PID-Steuerung derart eingestellt, dass sie abermals als eine Drehzahl geändert wird, welche durch ein Multiplizieren eines Koeffizienten, welcher aus dem Verhältnis einer zuvor eingestellten Drehzahl zu einer einstellbaren maximalen Drehzahl des Rotors 31 erlangt ist, mit einer zuvor bestimmten maximalen kontinuierlichen Drehzahl des Verdichter-Motors 13 berechnet ist. Wenn das Verhältnis (%) der zuvor eingestellten Drehzahl zur maximalen Drehzahl des Rotors 31 gleich oder kleiner als 65 % ist, wird die Drehzahl (Hz) des Verdichter-Motors 13 insgesamt auf 30 Hz eingestellt. Wenn beispielsweise der Rotor 31 eine maximale Drehzahl von 22000 Umdrehungen pro Minute und eine zuvor eingestellte Drehzahl von 12000 Umdrehungen pro Minute hat, beträgt das Verhältnis der zuvor eingestellten Drehzahl zur maximalen Drehzahl des Rotors 31 gleich 54,5 %. Das heißt, dass das Verhältnis kleiner ist als 65 %, und dass daher die anfängliche Drehzahl des Verdichter-Motors 13 zu Beginn der PID-Steuerung auf 30 Hz eingestellt wird, wie in 14 dargestellt.
Die anfängliche Drehzahl des Verdichter-Motors 13 ist hier zu Beginn der PID-Steuerung abhängig vom Lüftungsverlust des Rotors 31. Demgemäß wird zunächst die Wärmeerzeugungsmenge des Rotors anhand des Lüftungsverlust-Koeffizienten der zuvor registrierten Rotor-Gruppe und der Drehgeschwindigkeit des Rotors 31 während des Betriebes berechnet und als ein Koeffizient verwendet. Anschließend kann die Drehzahl des Verdichter-Motors durch Multiplizieren des Koeffizienten mit der maximalen kontinuierlichen Drehzahl des Verdichter-Motors 13 neu eingestellt werden.
[Beispielhafte Ausführungsform 5]
Als Nächstes wird ein Steuerverfahren des Verdichter-Motors 13 unter Bezugnahme auf 19 bis 21 beschrieben, wenn eine Zentrifuge gemäß einer fünften beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem stabilisierten Zustand ist. Die Zentrifuge hat eine Vielzahl von Temperatur-Steuerelementen (anfänglicher Betrieb, PID-Steuerung, EIN-AUS-Steuerung), welche einen Verdichter mit variabler Geschwindigkeit verwenden. Bei diesen Steuerungen werden Referenztemperaturen, welche bei der Temperatursteuerung verwendet werden, mehrfach bereitgestellt, um den Temperatur-Steuerelementen zu entsprechen. 19 stellt ein Beispiel einer Beziehung zwischen der Steuerung des Verdichter-Motors 13 und der Temperatur einer Drehkammer 48 dar. In 19 geht ein Zustand, bei welchem das Innere der Drehkammer 48 ausreichend gekühlt ist, und somit ein Kühlablauf durch eine EIN-AUS-Steuerung durchgeführt wird, auf die PID-Steuerung über. Zu diesem Zeitpunkt kühlt die Steuervorrichtung 20 das Innere der Drehkammer 48 auf eine Zielsteuertemperatur 203, um den Rotor 31 durch ein Kühlgerät auf eine zuvor eingestellte Temperatur zu bringen.
Bei dem Verdichter mit variabler Geschwindigkeit gibt es eine Beschränkung dahin gehend, dass die Betriebszeit des Verdichter-Motors 13 für zumindest 30 Sekunden im kontinuierlichen EIN-Zustand ist, und für zumindest 60 Sekunden im kontinuierlichen AUS-Zustand ist. Der Grund hierfür liegt darin, dass der EIN-Zustand erforderlich ist, wenn die Druckdifferenz zwischen der Saugröhre 42 und der Ausstoßröhre 36 kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und der AUS-Zustand erforderlich ist, wenn die Druckdifferenz größer als der vorbestimmte Wert ist, dies im Hinblick auf die Ölschmierung des Verdichters 35. Demgemäß kann der Verdichter-Motor 13 bei einer EIN-AUS-Steuerung aus dem Stand der Technik sogar in einem Fall, bei welchem die Temperatur im Inneren der Drehkammer 48 größer wird als die Zielsteuertemperatur, nicht neu gestartet werden, bis das Zeitintervall, welches durch die obige Beschränkung bestimmt ist, verstrichen ist. Aus diesem Grund gibt es ein Risiko, dass die Temperatur im Inneren der Drehkammer 48 höher wird als die zuvor eingestellte Temperatur 203a, wie durch Pfeile 201a, 201b und 201c dargestellt. Im Gegensatz dazu wird der Verdichter-Motor 13 bei der Steuerung des Verdichters mit variabler Geschwindigkeit nach der Umschaltung auf die PID-Steuerung derart gesteuert, dass er im EIN-Zustand fortfährt, um sich nahe der Zielsteuertemperatur anzunähern. Demgemäß wird die Temperatur im Inneren der Drehkammer 48, verglichen mit der EIN-AUS-Steuerung, gleichförmig beibehalten, ohne durch die Beschränkungen hinsichtlich der Betriebszeit beeinflusst zu werden.
Gemäß den Experimenten des vorliegenden Anmelders wurde herausgefunden, dass bei der Proben-Temperatur nach der Temperatursteuerung Fehler hervorgerufen wurden, wenn die Zielsteuertemperatur zum Kühlen der Temperatur im Inneren der Drehkammer 48 bei diesen zwei Temperatur-Steuermodi (EIN-AUS-Steuerung, PID-Steuerung) gleich ist. Ferner wurde herausgefunden, dass der Temperatur-Steuermodus aufgrund eines Zustandes, wie beispielsweise Raumtemperatur, sogar dann umgeschaltet werden kann, wenn die Zielsteuertemperatur 203 identisch ist, und somit kann die Zielsteuertemperatur nicht gleichförmig eingestellt werden, um die Temperatur im Inneren der Drehkammer 48 zu steuern. Aus diesem Grund wird gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform die Temperatursteuerung des Verdichters mit variabler Geschwindigkeit, in einem Zustand, bei welchem die Umdrehung des Rotors 31 stabilisiert ist und die Temperatur im Inneren der Drehkammer 48 ausreichend gekühlt ist, die Zielsteuertemperatur (Referenz-Steuertemperatur), welche in jedem Temperatur-Steuermodus verwendet wird, in Abhängigkeit vom Temperatur-Steuermodus korrigiert oder mehrfach bereitgestellt.
Die Steuervorrichtung 20 hat zwei Betriebsmodi, welche die PID-Steuerung zum Antreiben und Beibehalten des Verdichter-Motors 13 bei einer korrekten Drehgeschwindigkeit, basierend auf der erfassten Temperatur des Temperatursensors 40a, und die EIN-AUS-Steuerung zum stoßweisen Betreiben des Verdichter-Motors 13 bei einer vorbestimmten Drehgeschwindigkeit, basierend auf der erfassten Temperatur des Temperatursensors, enthalten. Zu diesem Zeitpunkt wird die Zielsteuertemperatur 203 zum Steuern der Temperatur im Inneren der Drehkammer 48 derart gesteuert, dass der Verdichter-Motor 13 auf eine solche Art und Weise arbeitet, dass die Zielsteuertemperatur durch einen Temperatur-Steuermodus 1 (PID-Steuerung) bestimmt bzw. registriert (zuvor eingestellte Temperatur 203b) wird, wenn sich der Rotor 31 mit einer Drehgeschwindigkeit umdreht, welche höher als der zuvor bestimmte Wert ist, welcher für jeden Typ des Rotors 31 bestimmt ist, und durch einen Temperatur-Steuermodus 2 (EIN-AUS-Steuerung) bestimmt bzw. registriert (zuvor eingestellte Temperatur 203a) wird, wenn sich der Rotor 31 mit einer Drehgeschwindigkeit umdreht, welche geringer als der zuvor bestimmte Wert ist, welcher für jeden Typ des Rotors 31 bestimmt ist.
Bei einer solchen Steuerung werden die Zielsteuertemperatur 203 zum Steuern der Temperatur im Inneren der Drehkammer 48 oder ein Steuer-Schwellwert und der Steuer-Modus (PID-Steuerung oder EIN-AUS-Steuerung), welche zum Bestimmen der Zielsteuertemperatur verwendet werden, gemeinsam in einem Mikrocomputer (nicht dargestellt) in der Steuervorrichtung 20 registriert. Die registrierte Temperatur wird wie folgt eingestellt. (1) Sogar wenn die Zielsteuertemperatur durch die PID-Steuerung bestimmt und im Mikrocomputer registriert ist, wird der Steuer-Schwellwert (zuvor eingestellte Temperatur 203a in Relation zur zuvor eingestellten Temperatur 203b) als eine Temperatur bestimmt, welche um 1 °C niedriger ist als die Zielsteuertemperatur, wenn der Steuer-Modus im Verlaufe des Betriebes des Rotors auf die EIN-AUS-Steuerung umgeschaltet wird. (2) Sogar wenn der Steuer-Schwellwert durch die EIN-AUS-Steuerung bestimmt wird und im Mikrocomputer registriert wird, wird die Zielsteuertemperatur (zuvor eingestellte Temperatur 203a in Relation zur zuvor eingestellten Temperatur 203b) als eine Temperatur bestimmt, welche um 1 °C höher ist als der Steuer-Schwellwert, wenn der Steuer-Modus im Verlaufe des Betriebes des Rotors auf die PID-Steuerung umgeschaltet wird. Auf diese Art und Weise unterscheiden sich der Steuer-Schwellwert in der PID-Steuerung und der EIN-AUS-Steuerung voneinander um eine vorbestimmte Temperatur (in dieser beispielhaften Ausführungsform gleich 1 °C). Demgemäß ist es möglich, zu ermöglichen, dass die Temperatur im Inneren der Drehkammer 48 näher an der Zielsteuertemperatur ist, wodurch die Temperatur mit hoher Genauigkeit gesteuert wird. Im Übrigen ist die Temperaturdifferenz zwischen den zuvor eingestellten Temperaturen 203a und 203b nicht auf 1 °C beschränkt, sondern kann in Abhängigkeit vom Typ des Rotors 31 und der Zielsteuertemperatur 203 korrekt ausgewählt werden.
20 ist ein Ablaufdiagramm, welches einen Einstell-Ablauf einer Zielsteuertemperatur bei einer PID-Steuerung und einer EIN-AUS-Steuerung darstellt, wenn die Zentrifuge gemäß der fünften beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem stabilisierten Zustand ist. Im Betrieb wird der Rotor 31 in die Drehkammer 48 platziert, und wird ein Deckel 43 verschlossen. Danach werden die zuvor eingestellte Drehzahl der Zentrifuge, die Zentrifugenzeit und die zuvor eingestellte Temperatur, usw. durch die Betriebstafel 21 eingestellt. Darauf identifiziert die Steuervorrichtung 20 den Typ des eingebauten Rotors 31, und wird dazu gesteuert, den Verdichter-Motor 13 gemäß der Information, wie beispielsweise die Zielsteuertemperatur und ein Steuer-Modus (PID-Steuerung oder EIN-AUS-Steuerung) des Verdichters mit variabler Geschwindigkeit im Verlaufe der Stabilisation, basierend auf dem Verteilungsparameter, welcher in der Speichervorrichtung gespeichert ist, zu betreiben. Die Abläufe des in 19 dargestellten Ablaufdiagramms werden im Verlaufe dieses Betriebes durchgeführt, und die Steuervorrichtung 20 bestimmt, ob das Kühlgerät im Verlaufe seines Betriebes im PID-Steuer-Modus oder EIN-AUS-Steuermodus ist (Schritt 210). Im Falle eines PID-Steuer-Modus wird die PID-Steuerung unter Verwendung der eingestellten Zielsteuertemperatur durchgeführt (Schritt 211), und kehrt der Ablauf dann auf Schritt 210 zurück. Im Falle einer EIN-AUS-Steuerung wird die EIN-AUS-Steuerung unter Verwendung eines korrigierten Wertes als Zielsteuertemperatur durchgeführt (Schritt 212), und kehrt der Ablauf dann auf Schritt 210 zurück. Der korrigierte Wert ist hier ein Wert, welcher durch Korrektur der Zielsteuertemperatur, welche im zuvor erwähnten Speicherelement gespeichert ist, um -1°C erlangt ist. Auf diese Art und Weise wird gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform der Temperaturanstieg der Drehkammer 48 im Verlaufe der EIN-AUS-Steuerung derart gesteuert, dass er unterdrückt wird, indem die Zielsteuertemperatur um -1 °C korrigiert wird. Demgemäß ist es möglich, die Temperatur mit hoher Genauigkeit zu steuern.
Als eine Modifikation der fünften beispielhaften Ausführungsform ist es möglich, die Genauigkeit der EIN-AUS-Steuerung weiter zu verbessern. Dies wird realisiert, indem die Temperatur der Drehkammer 48 gemessen wird, auf die Abweichung der gemessenen Temperatur von der Zieltemperatur eine Zeitintegration vorgenommen wird, und der Verdichter-Motor dann zu einem Zeitpunkt auf den EIN- oder AUS-Zustand umgeschaltet wird, wenn der Integralwert der positiven Abweichung und der Integralwert der negativen Abweichung zueinander gleich oder innerhalb eines vorbestimmten Verhältnisses sind, und zwar im Verlaufe eines jeweiligen Temperatur-Nachlaufes gemäß dem EIN-AUS-Zustand des Verdichters, in einem Fall, bei welchem die Temperatur im Inneren der Drehkammer 48 durch den EIN-AUS-Zustand des Verdichters mit variabler Geschwindigkeit gesteuert wird. 21 stellt ein Beispiel dar, bei welchem der Verdichter-Motor 13 in Abhängigkeit von dem akkumulierten Bereich gesteuert wird, welcher durch Steuern des Verdichters auf den EIN- oder AUS-Zustand in Relation zur Zielsteuertemperatur, wie durch eine Linie 222 dargestellt, erlangt ist.
21 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel eines Steuerablaufes des Verdichter-Motors 13 gemäß einer Modifikation der fünften beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Hierbei wird in einem Fall, bei welchem die Temperatur im Inneren der Drehkammer 48 durch den EIN-AUS-Zustand des Verdichters mit variabler Geschwindigkeit gesteuert wird, die Temperatur der Drehkammer 48 gemessen, eine Zeitintegration der Abweichung der gemessenen Temperatur von der Zieltemperatur 220 vorgenommen, und der Verdichter-Motor dann zu einem Zeitpunkt auf den EIN- oder AUS-Zustand umgeschaltet, wenn der Integralwert der positiven Abweichung und der Integralwert der negativen Abweichung zueinander gleich sind oder innerhalb eines vorbestimmten Verhältnisses sind, und zwar im Verlaufe eines jeweiligen Temperatur-Nachlaufes gemäß dem EIN-AUS-Zustand des Verdichters. Genauer gesagt, wird die Temperatursteuerung, wenn die Temperatur der Drehkammer 48 durch den EIN-AUS-Steuer-Modus gesteuert wird, wie folgt durchgeführt. Die Abweichung zwischen der Temperatur der Drehkammer 48 und des Steuer-Schwellwertes wird integriert, und der Integralwert der positiven Abweichung wird als PO bezeichnet, wie in 21 dargestellt. Ferner wird der Integralwert der positiven Abweichung als p1 bezeichnet, wenn der Verdichter im AUS-Zustand ist, und wird der Integralwert der positiven Abweichung als p2 bezeichnet, wenn der Verdichter im EIN-Zustand ist. Ähnlich wird der Integralwert der negativen Abweichung als NO bezeichnet, wird der Integralwert der negativen Abweichung als n1 bezeichnet, wenn der Verdichter im EIN-Zustand ist, und wird der Integralwert der negativen Abweichung als n2 bezeichnet, wenn der Verdichter im AUS-Zustand ist. Zusätzlich wird der Verdichter mit variabler Geschwindigkeit wie folgt gesteuert, um zu ermöglichen, dass der Integralwert der positiven Abweichung PO und der Integralwert der negativen Abweichung NO zueinander gleich werden. (1) Wenn der Verdichter im EIN-Zustand ist, wird der Verdichter in einem Fall, bei welchem A * PO ≤ n1 gilt (wobei A ein vorbestimmter Koeffizient ist), in den AUS-Zustand umgeschaltet. (2) Wenn der Verdichter im AUS-Zustand ist, wird der Verdichter in einem Fall, bei welchem A' * NO < p1 gilt (wobei A' ein vorbestimmter Koeffizient ist), in den EIN-Zustand umgeschaltet. (3) Der Mittelwert der Nachlauf-Temperatur der Drehkammer 48 kann der Zielsteuertemperatur 220 angenähert werden, indem obige Punkte (1) und (2) wiederholt werden. Demgemäß ist es möglich, die Steuergenauigkeit der Rotortemperatur zu verbessern.
Gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform kann die Temperatur zum Steuern der Temperatur der Drehkammer 48 sogar dann automatisch eingestellt werden, wenn der Temperatur-Steuermodus durch die Änderung von Zuständen, wie beispielsweise die Raumtemperatur, umgeschaltet wird. Hierdurch können die Fehler der Proben-Temperatur aufgrund des Temperatur-Steuermodus, welche bei der Steuerung gemäß dem Stand der Technik auftraten, beseitigt werden. Ferner ist es, da der Betrieb des Verdichters mit variabler Geschwindigkeit unter Verwendung des Integralwertes gesteuert ist, welcher aus der Abweichung zwischen der Zielsteuertemperatur und der Temperatur der Drehkammer 48 berechnet ist, möglich, die Temperatursteuerung mit hoher Genauigkeit durchzuführen, während die Wirkungen der mechanischen Beschränkungen reduziert werden. Auf diese Art und Weise wird erwartet, dass die Proben-Temperatur in einem Bereich der zuvor eingestellten Temperatur ± 2 °C beibehalten werden kann.
[Beispielhafte Ausführungsform 6]
Als Nächstes wird ein spezifisches Verfahren zum Ändern des Steuermodus von der Rückführ-Steuerung (oder PID-Steuerung) auf die EIN-AUS-Steuerung gemäß der sechsten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 22 bis 25 beschrieben. 22 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel eines Übergang-Ablaufes von der Rückführ-Steuerung auf die EIN-AUS-Steuerung im Verdichter-Motor 13 gemäß der sechsten beispielhaften Ausführungsform darstellt. 22 (1) ist eine Ansicht, welche das Verhalten der gemessenen Temperatur 231 des Temperatursensors 40a in Relation zur Zielsteuertemperatur darstellt. 22 (2) stellt die Drehzahl 232 des Verdichter-Motors 13 zu diesem Zeitpunkt dar. Im Folgenden wird eine unten angegebene Zeit als eine Zeit bezeichnet, bei welcher die Drehzahl 232 unterhalb einer vorbestimmten Frequenz ist, das heißt, eine Umschalt-Referenz-Drehzahl (20 Hz in dieser beispielhaften Ausführungsform), welche höher ist als eine minimale kontinuierliche Drehzahl (untere Grenze). Die Steuervorrichtung 20 wird zum stoßweisen Betreiben des Verdichter-Motors 13 auf eine solche Art und Weise gesteuert, dass die Rückführ-Steuerung auf die EIN-AUS-Steuerung umgeschaltet wird, wenn die unten angegebene Zeit zu einem Zeitpunkt t11 eine vorbestimmte Zeit T1 erreicht. Hier stellt TR eine Start-Blockierzeit (engl.: start inhibit time) des Kühlgeräts dar. Es ist im Wesentlichen ideal, wenn der Verdichter-Motor 13 zu dem Zeitpunkt t12 neu gestartet wird, wenn die gemessene Temperatur 231 die Zielsteuertemperatur übersteigt, wie durch eine punktierte Linie 233 dargestellt. Da die Start-Blockierzeit TR des Kühlgeräts zum Zeitpunkt t12 jedoch nicht verstrichen ist, wird der Verdichter-Motor 13 zum Zeitpunkt t13 neu gestartet, nachdem die Start-Blockierzeit TR verstrichen ist. Wenn der Verdichter-Motor neu gestartet wird, beträgt die Drehzahl des Verdichters 20 Hz, welche die Umschalt-Referenz-Drehzahl ist. Darauf folgend wird der Verdichter gestoppt, wenn die gemessene Temperatur 231 zum Zeitpunkt t14, aufgrund des Neustarts des Verdichters, abermals unterhalb der Zielsteuertemperatur ist. Danach, wenn die gleiche Steuerung wiederholt wird, die Drehzahl größer als die Umschalt-Referenz-Drehzahl wird, und dann die Start-Blockierzeit TR verstrichen ist, wird der Verdichter-Motor 13 neu gestartet. Durch eine Steuerung auf diese Art und Weise kann der Übergang von der Rückführ-Steuerung auf die EIN-AUS-Steuerung mit einer größtmöglichen Vermeidung einer Temperaturänderung vorgenommen werden.
23 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel eines Übergang-Ablaufs von der Rückführ-Steuerung auf die EIN-AUS-Steuerung beim Verdichter-Motor 13 gemäß einer Modifikation der sechsten beispielhaften Ausführungsform darstellt. 23 (1) ist eine Ansicht, welche das Verhalten der gemessenen Temperatur 241 des Temperatursensors 40a in Relation zur Zielsteuertemperatur darstellt. 23 (2) stellt die Drehzahl 242 des Verdichter-Motors 13 zu diesem Zeitpunkt dar. Die Steuervorrichtung 20 wird zum stoßweisen Betreiben des Verdichter-Motors 13 auf eine solche Art und Weise gesteuert, dass die Rückführ-Steuerung zum Zeitpunkt t21 auf die EIN-AUS-Steuerung umgeschaltet wird, wenn die vorbestimmte Zeit t1 verstrichen ist, in einen Zustand, bei welchem die Drehzahl 242 die minimale kontinuierliche Drehzahl (untere Grenze 15 Hz) erreicht. Im Folgenden stellt TR eine Start-Blockierzeit des Kühlgeräts dar. Es ist im Wesentlichen ideal, wenn der Verdichter-Motor 13 zum Zeitpunkt t22 neu gestartet wird, wenn die gemessene Temperatur 241 die Zielsteuertemperatur übersteigt. Da die Start-Blockierzeit TR des Kühlgeräts zum Zeitpunkt t22 jedoch nicht verstrichen ist, wird der Verdichter-Motor 13 zum Zeitpunkt t23 neu gestartet, nachdem die Start-Blockierzeit TR verstrichen ist. Wenn der Verdichter-Motor neu gestartet wird, beträgt die Drehzahl des Verdichters keine 15 Hz, welche die minimale kontinuierliche Drehzahl ist, sondern 20 Hz, welche die Umschalt-Referenz-Drehzahl ist. Anschließend wird der Verdichter gestoppt, wenn die gemessene Temperatur 241 zum Zeitpunkt t24, aufgrund des Neustarts des Verdichters, abermals unterhalb der Zielsteuertemperatur ist. Danach wird der Verdichter-Motor 13 neu gestartet, wenn die gleiche Steuerung wiederholt wird, die Drehzahl größer wird als die Umschalt-Referenz-Drehzahl, und die Start-Blockierzeit TR dann verstrichen ist. Durch eine Steuerung auf diese Art und Weise kann der Übergang von der Rückführ-Steuerung auf die EIN-AUS-Steuerung vorgenommen werden, wobei eine Temperaturänderung soweit wie möglich verhindert wird.
24 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel eines Übergang-Ablaufs von der Rückführ-Steuerung auf die EIN-AUS-Steuerung im Verdichter-Motor 13 gemäß einer Modifikation 2 der sechsten beispielhaften Ausführungsform darstellt. 24 (1) ist eine Ansicht, welche das Verhalten der gemessenen Temperatur 251 des Temperatursensors 40a in Relation zur Zielsteuertemperatur darstellt. 24 (2) stellt die Drehzahl 252 des Verdichter-Motors 13 zu diesem Zeitpunkt dar. Die Steuervorrichtung 20 wird zum Stoppen des Verdichter-Motors 13 auf eine solche Art und Weise gesteuert, dass die Rückführ-Steuerung zum Zeitpunkt t31 auf die EIN-AUS-Steuerung umgeschaltet wird, wenn die Drehzahl 252 unterhalb einer vorbestimmten Frequenz ist, das heißt die Umschalt-Referenz-Drehzahl (20 Hz in dieser beispielhaften Ausführungsform), welche höher als die minimale kontinuierliche Drehzahl (untere Grenze) ist, und die gemessene Temperatur um - 1 °C niedriger als die Zielsteuertemperatur ist. Herbei stellt TR eine Start-Blockierzeit des Kühlgeräts dar. Es ist im Wesentlichen ideal, wenn der Verdichter-Motor 13 zum Zeitpunkt t32 neu gestartet wird, wenn die gemessene Temperatur 251 die Zielsteuertemperatur übersteigt, wie durch eine punktierte Linie 233 dargestellt. Da die Start-Blockierzeit TR des Kühlgeräts zum Zeitpunkt t32 jedoch nicht verstrichen ist, wird der Verdichter-Motor 13 zum Zeitpunkt t33 neu gestartet, nachdem die Start-Blockierzeit TR verstrichen ist. Wenn der Verdichter-Motor neu gestartet wird, beträgt die Drehzahl des Verdichters 20 Hz, welche die Umschalt-Referenz-Drehzahl ist. Darauf folgend wird der Verdichter gestoppt, wenn die gemessene Temperatur 251 zum Zeitpunkt t34, aufgrund des Neustarts des Verdichters, abermals unterhalb der Zielsteuertemperatur ist. Danach wird der Verdichter-Motor 13 neu gestartet, wenn die gleiche Steuerung wiederholt wird, die Drehzahl größer als die Umschalt-Referenz-Drehzahl wird, und die Start-Blockierzeit TR dann verstrichen ist. Durch eine Steuerung auf diese Art und Weise kann der Übergang von der Rückführ-Steuerung auf die EIN-AUS-Steuerung vorgenommen werden, wobei eine Temperaturänderung soweit wie möglich verhindert wird.
25 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel eines Übergang-Ablaufs von der Rückführ-Steuerung auf die EIN-AUS-Steuerung im Verdichter-Motor 13 gemäß einer Modifikation 3 der sechsten beispielhaften Ausführungsform darstellt. 25 (1) ist eine Ansicht, welche das Verhalten der gemessenen Temperatur 261 des Temperatursensors 40a in Relation zur Zielsteuertemperatur darstellt. 25 (2) stellt die Drehzahl 262 des Verdichter-Motors 13 zu diesem Zeitpunkt dar. Die Steuervorrichtung 20 wird zum kontinuierlichen Betreiben des Verdichter-Motors 13 bei der minimalen kontinuierlichen Drehzahl, wenn die Drehzahl 262 die minimale kontinuierliche Drehzahl (untere Grenze) von 15 Hz erreicht, und zum Stoppen des Verdichter-Motors 13 auf eine solche Art und Weise gesteuert, dass die Rückführ-Steuerung zum Zeitpunkt t41 auf die EIN-AUS-Steuerung umgeschaltet wird, wenn die gemessene Temperatur um -1 °C niedriger als die Zielsteuertemperatur ist. Hier stellt TR eine Start-Blockierzeit des Kühlgeräts dar. Es ist im Wesentlichen ideal, wenn der Verdichter-Motor 13 zum Zeitpunkt t42 neu gestartet wird, wenn die gemessene Temperatur 261 die Zielsteuertemperatur übersteigt, wie durch eine punktierte Linie 233 dargestellt. Da die Start-Blockierzeit TR des Kühlgeräts zum Zeitpunkt t42 jedoch nicht verstrichen ist, wird der Verdichter-Motor 13 zum Zeitpunkt t43 neu gestartet, nachdem die Start-Blockierzeit TR verstrichen ist. Wenn der Verdichter-Motor neu gestartet wird, beträgt die Drehzahl des Verdichters gleich 20 Hz, welche die Umschalt-Referenz-Drehzahl ist. Daraufhin wird der Verdichter gestoppt, wenn die gemessene Temperatur 261 zum Zeitpunkt t44, aufgrund des Neustarts des Verdichters, abermals unterhalb der Steuertemperatur ist. Danach wird der Verdichter-Motor 13 neu gestartet, wenn die gleiche Steuerung wiederholt wird, wobei die Drehzahl größer als die Umschalt-Referenz-Drehzahl wird, und die Start-Blockierzeit TR dann verstrichen ist. Durch eine Steuerung auf diese Art und Weise kann der Übergang von der Rückführ-Steuerung auf die EIN-AUS-Steuerung vorgenommen werden, wobei eine Temperaturänderung soweit wie möglich verhindert wird.
[Beispielhafte Ausführungsform 7]
26 ist eine Schnittansicht, welche einen Gesamtaufbau einer Zentrifuge 301 gemäß der siebten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt. Im Folgenden werden gleiche oder ähnliche Elemente durch die gleichen Bezugszeichen wie jene bei der in 1 erläuterten Zentrifuge 1 gekennzeichnet, und wird die wiederholte Erläuterung derer ausgelassen.
Der Röhrenverdampfer 33 ist um einen Außenumfang der Kammer 32 gewickelt. Es ist ein Verdichter 35 zum Verdichten eines Kühlmittels zur Zufuhr des Kühlmittels auf eine zirkulierte Art und Weise bereitgestellt, wobei er einen Verdichter-Motor 13 enthält. Der Verdichter führt das verdichtete Kühlmittel von einer Ausstoßröhre 36 an einen Kühler 37 zu. Das Kühlmittel wird derart durch den Kühler 37 abgestrahlt und gekühlt, dass das Kühlmittel verflüssigt wird. Ferner wird das Kühlmittel über eine Zufuhrleitung 337 und eine Kapillare 338 an einen unteren Abschnitt des Verdampfers 33 überführt. Der Verdampfer 33 absorbiert Wärme von der Drehkammer 48 im Verlaufe der Verdampfung des Kühlmittels und kühlt somit die Drehkammer 48. Verdampftes Kühlmittel wird von der Oberseite des Verdampfers 33 ausgestoßen und kehrt über Rückführleitungen (Saugröhre) 342a, 342b zum Verdichter 35 zurück. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist eine Abzweigung 337c in einer Leitung bereitgestellt, welche sich vom Kühler 37 über die Zufuhrleitung 337 zur Kapillare 338 erstreckt. Ferner ist eine Überbrückungsleitung 361 (361a, 361b) zum Kurzschließen der Rückführleitung 342 von der Zufuhrleitung 337 bereitgestellt. Ferner ist ein Ventil 360 in der Überbrückungsleitung 361 bereitgestellt, wobei es durch die Steuervorrichtung 20, welche im Steuerbehälter 29 angeordnet ist, elektrisch gesteuert werden kann. Hierdurch wird die Überbrückungsleitung 361 durch das Ventil 360, von einer Flussrichtung des Kühlmittels aus betrachtet, in eine Leitung 361a auf der Stromaufwärtsseite und eine Leitung 361b auf der Stromabwärtsseite unterteilt. Die Leitung 361b auf der Stromabwärtsseite ist mit einer Abzweigung 342c verbunden, welche in der Rückführleitung 342 bereitgestellt ist. Hier kann eine T-förmige Abzweigröhre oder eine weitere Drei-Abzweigröhre als Abzweigung 337c, 342c verwendet werden. Da die Überbrückungsleitung 361 (361a, 361b) auf diese Art und Weise bereitgestellt ist, ist es möglich, dass das verflüssigte Kühlmittel die Kapillare 338 und den Verdampfer 33 überbrückt. Das Ventil 360 ist mit einem zu öffnenden elektromagnetischen Ventil gebildet, welches auf zwei Stufen „offen“ und „geschlossen“ gesteuert werden kann. Es ist jedoch ein variables elektromagnetisches Ventil vorstellbar, dessen Öffnungsbereich von 0 bis Maximum auf eine kontinuierliche Art und Weise oder in Stufen geändert werden kann, und dessen Fluss eingestellt werden kann. Das Ventil 360 wird im Verlaufe eines normalen Betriebes des Kühlgeräts geschlossen. Das Ventil wird jedoch korrekt geöffnet oder geschlossen, sobald die Drehkammer 48 ausreichend gekühlt ist, und somit geht die Kühlmaschine von der Rückführ-Steuerung (PID-Steuerung) auf die EIN-AUS-Steuerung über.
Es ist ein Temperatursensor 40a an einem Abschnitt bereitgestellt, welcher mit einem Metallteil an einer Unterseite der Kammer 32, in welcher der Rotor 31 untergebracht ist, in Kontakt tritt, und indirekt die Temperatur des Rotors 31 erfasst. Die Steuervorrichtung 20 wird zum Öffnen und Schließen des Ventils 360 unter Verwendung der Ausgabe des Temperatursensors 40a gesteuert. Zu diesem Zeitpunkt tritt ein Großteil des Kühlmittels nicht in den Verdampfer 33 ein, wenn das Ventil 360 geöffnet ist. Demgemäß wird die Drehkammer nicht gekühlt. In der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform wird die Überbrückungsleitung 361 zur Steuerung des EIN- oder AUS-Zustandes eines Verdichter-Motors 13 aus dem Stand der Technik verwendet. Die Drehkammer 48 wird ohne Stoppen des Verdichter-Motors 13 oder durch Stoppen des Verdichter-Motors 13, und dann durch ein Steuern auf EIN (offen) / AUS (geschlossen) des Ventils 360 mit hoher Genauigkeit auf die Zielsteuertemperatur gekühlt.
Wenn das Kühlmittel dem Verdichter 35 zugeführt wird, während es in einem flüssigen Zustand verbleibt, gibt es eine Wahrscheinlichkeit, dass die Lebensdauer des Verdichters 35 reduziert wird oder dass der Verdichter 35 beschädigt wird. Demgemäß ist es als ein Betriebszustand des Verdichters 35 gewünscht, das Kühlmittel in einem verdampften (gasförmigen) Zustand dem Verdichter 35 zuzuführen. Aus diesem Grund ist in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ein Drosselteil in der Überbrückungsleitung 361 bereitgestellt, um die Verdampfung des Kühlmittels zu unterstützen. Die Form des Drosselteils ist optional. Beispielsweise kann ein Teil eines kleinen Querschnittsbereiches, welcher durch Verengen eines Flussdurchganges ausgebildet ist, in einem Teil der Leitung bereitgestellt werden. Alternativ kann der Querschnittsbereich der Öffnung durch das Ventil 360 oder durch eine weitere Drossel reduziert werden. Ferner kann ein Innendurchmesser von der Röhre, welche die Leitung bildet, reduziert werden, um das Drosselteil auszubilden. Gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform ist der Querschnittsbereich (Innendurchmesser) der Leitung 361b auf der Stromabwärtsseite der Überbrückungsleitung 361, welche sich vom Ventil 360 zur Rückführleitung 342 erstreckt, größer eingestellt als der Querschnittsbereich (Innendurchmesser) von der Kapillare 338, und kleiner eingestellt als der Querschnittsbereich von der Rückführleitung (B) 342b. Genauer gesagt, ist ein Innendurchmesser der Leitung 361b auf der Stromabwärtsseite auf 1,8 mm eingestellt, und ist ihre Länge auf 300 mm eingestellt. Im Übrigen ist ein Innendurchmesser der Kapillare 338 auf 1,5 mm eingestellt, und ist ihre Länge auf 3 Meter eingestellt. Ein Innendurchmesser der Leitung 361a auf der Stromaufwärtsseite der Überbrückungsleitung 361 ist gleich dem Innendurchmesser (9,5 mm) der Ausstoßröhre 36 eingestellt, um somit zu ermöglichen, dass das Kühlmittel sanft hindurchfließt.
Wenn das Ventil 360 durch Steuerung der Steuervorrichtung 20 geöffnet wird, fließt das Kühlmittel aus dem Kühler 37 heraus in Richtung zur Zufuhrleitung 337, und fließt ein Großteil des Kühlmittels in Richtung zur Überbrückungsleitung 361 mit einem geringen Flusswiderstand an der Abzweigung 337c. Daraufhin fließt das Kühlmittel durch die Leitung 361a auf der Stromaufwärtsseite und fließt dann durch die Leitung 361b auf der Stromabwärtsseite, welche einen Innendurchmesser (Querschnittsbereich) hat, welcher kleiner als jener der Leitung 361a auf der Stromaufwärtsseite ist. Daraufhin wird das Kühlmittel über die Abzweigung 342c zur Rückführleitung 342 vereinigt und dann verdampft. In diesem Zustand fließt das Kühlmittel durch die Rückführleitung (B) 342b und kehrt dann zum Verdichter 35 zurück. Auf diese Art und Weise kann die Zeit zum Ausgleichen des Drucks von der Ausstoßröhre 36 auf der Hochdruckseite und des Drucks von der Rückführleitung (B) 342b, verglichen mit 2 Minuten im Stand der Technik, auf etwa 20 Sekunden verkürzt werden. Ferner gibt es, da das Kühlmittel in einem verdampften Zustand dem Verdichter 35 zugeführt werden kann, kein Risiko, dass die Lebensdauer des Verdichters reduziert wird. Zusätzlich ist es, da der Druck der Ausstoßröhre 36 auf der Hochdruckseite und der Druck der Rückführleitung 342 innerhalb von einer kurzen Zeit ausgeglichen werden können, möglich, die Neustartzeit des Verdichters zu verkürzen.
Im Übrigen ist die eingesetzte Position des Ventils 360 nicht auf eine wie in 26 dargestellte Position beschränkt. Beispielsweise kann ein elektromagnetisches Umschaltventil, wie beispielsweise ein Drei-Wege-Ventil, in der Abzweigung 337c oder der Abzweigung 342c bereitgestellt werden. Ferner ist der Typ des Ventils 360, welches in der Überbrückungsleitung 361 bereitgestellt wird, nicht auf das elektromagnetische Ventil beschränkt. Beispielsweise kann ein anderes Ventil oder ein Öffnungs-Schließ-Element verwendet werden, solange das Öffnen und Schließen davon durch die Steuervorrichtung 20 gesteuert werden kann. Ferner wird gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform der minimale Querschnittsbereich von der Leitung eingestellt, indem beispielsweise der Innendurchmesser von der Überbrückungsleitung reduziert wird. Alternativ sind die Leitung 361a auf der Stromaufwärtsseite und die Leitung 361b auf der Stromabwärtsseite von der Überbrückungsleitung 361 derart ausgebildet, dass sie den gleichen Innendurchmesser haben, und wird das Ventil 360 ersetzt, um den Fluss des Kühlmittels einzustellen. Ferner steuert die Steuervorrichtung 20 den Öffnungsgrad des Ventils 360, um die Flussrate des Kühlmittels einzustellen. Auf diese Art und Weise wird das verflüssigte Kühlmittel verdampft, um zum Verdichter 35 zurückzukehren.
Ferner, obwohl in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform die Abzweigung 337c in der Nähe der Stromaufwärtsseite von der Kapillare 338 bereitgestellt ist, ist die Position von der Abzweigung 337c nicht auf diese Stelle beschränkt. Beispielsweise kann die Abzweigung 337c an mehreren Positionen zwischen dem Verdichter 35 und der Kapillare 338, in einem Fall, bei welchem der Kühler 37 nicht verwendet wird, bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich zum Ventil 360, kann ein zu öffnendes Ventil, welches elektromagnetisch gesteuert werden kann, in der Leitung seitens der Kapillare 338 oder in der Rückführleitung (A) bereitgestellt werden. Ferner braucht der Verdichter-Motor kein Motor vom Inverter-Typ zu sein.
27 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel eines Temperatur-Steuerablaufs unter Verwendung eines Ventils 360 von der Zentrifuge 301 gemäß der siebten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Jeder Kurvenverlauf in (1) bis (3) von 27 ist zusammen mit einer Zeitachse (horizontale Achse) dargestellt. 27 (1) ist ein Kurvenverlauf, welcher einen Zustand der Zielsteuertemperatur von der Drehkammer 48 und der gemessenen Temperatur 371 des Temperatursensors 40a darstellt, 27 (2) ist ein Kurvenverlauf, welcher die Drehzahl 372 des Verdichters darstellt, und 27 (3) ist ein Kurvenverlauf, welcher einen Zustand der EIN-AUS-Steuerung des Ventils 360 darstellt. Der EIN-Zustand des Ventils 360 ist als ein Zustand bezeichnet, bei welchem das Ventil geöffnet ist, und somit die Überbrückungsleitung 361 in einem Verbindungszustand ist. Ferner ist der AUS-Zustand des Ventils 360 als ein Zustand bezeichnet, bei welchem das Ventil geschlossen ist, und somit die Überbrückungsleitung 361 in einem geschlossenen Zustand ist. Die Steuervorrichtung 20 wird durch einen Rückführ-Steuermodus gesteuert, um die Drehzahl 372 des Verdichters gemäß der gemessenen Temperatur 371 von der Drehkammer 48 zu verringern. Jedoch wird die Steuervorrichtung dazu gesteuert, um den Verdichter-Motor 13 kontinuierlich bei der minimalen kontinuierlichen Drehzahl zu betreiben, wenn die Drehzahl die minimale kontinuierliche Drehzahl (untere Grenze) von 15 Hz erreicht, wie durch einen Pfeil 372a dargestellt. Hierbei wird die Rückführ-Steuerung zum Zeitpunkt t51 zur EIN-AUS-Steuerung des Ventils 360 umgeschaltet, wenn die vorbestimmte Zeit T1 verstrichen ist, in einen Zustand, bei welchem die Drehzahl die minimale kontinuierliche Drehzahl (untere Grenze 15 Hz) erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wird, im Gegensatz zur fünften beispielhaften Ausführungsform, der Verdichter-Motor 13 dazu weitergeführt, bei der minimalen kontinuierlichen Drehzahl (untere Grenze 15 Hz) oder einer Drehzahl (beispielsweise etwa 20 Hz), welche etwas höher als die minimale kontinuierliche Drehzahl ist, einen stoßweisen Betrieb durchzuführen. Darauf folgend wird das Ventil 360 auf den AUS-Zustand umgeschaltet, um das Kühlmittel vom Verdichter 35 zum Verdampfer 33 zu überführen, wenn das Ventil 360 auf den EIN-Zustand umgeschaltet wird, und somit steigt die gemessene Temperatur 371 zum Zeitpunkt t52 abermals auf die Zielsteuertemperatur an. Danach wird die gleiche Steuerung wiederholt. Das Ventil 360 wird auf den EIN-Zustand umgeschaltet, wenn die gemessene Temperatur niedriger als die Zielsteuertemperatur wird (t53, t55, t57), und das Ventil 360 wird auf den EIN-Zustand umgeschaltet, wenn die gemessene Temperatur höher als die Zielsteuertemperatur wird (t54, t56, t58). Zu diesem Zeitpunkt gibt es keine Zeitbeschränkungen hinsichtlich des Intervalls des EIN-AUS-Zutandes des Ventils 360. Durch eine Steuerung auf diese Art und Weise ist es möglich, die Zielsteuertemperatur lediglich durch ein Öffnen/Schließen des Ventils 360 ohne ein Stoppen des Verdichter-Motors 13 zu realisieren.
28 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel eines Temperatur-Steuerablaufs unter Verwendung eines Ventils 360 von der Zentrifuge 301 gemäß einer Modifikation der siebten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Jeder Kurvenverlauf in (1) bis (3) von 28 ist zusammen mit einer Zeitachse (horizontale Achse) dargestellt. 28 (1) ist ein Kurvenverlauf, welcher einen Zustand der Zielsteuertemperatur der Drehkammer 48 und der gemessenen Temperatur 381 des Temperatursensors 40a darstellt, 28 (2) ist ein Kurvenverlauf, welcher die Drehzahl 382 des Verdichters darstellt, und 28 (3) ist ein Kurvenverlauf, welcher einen Zustand der EIN-AUS-Steuerung des Ventils 360 darstellt. In 27 wird der EIN-AUS-Zustand des Ventils 360 in einem Zustand gesteuert, bei welchem der Verdichter 35 betrieben wird. Im Gegensatz dazu werden gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform die EIN-AUS-Steuerung des Verdichters 35 und die EIN-AUS-Steuerung des Ventils 360 parallel durchgeführt. Die Steuervorrichtung 20 wird durch einen Rückführ-Steuermodus gesteuert, um die Drehzahl 382 des Verdichters gemäß der gemessenen Temperatur 381 von der Drehkammer 48 zu verringern. Jedoch wird die Steuervorrichtung dazu gesteuert, den Verdichter-Motor 13 kontinuierlich bei der minimalen kontinuierlichen Drehzahl zu betreiben, wenn die Drehzahl die minimale kontinuierliche Drehzahl (untere Grenze) von 15 Hz erreicht, wie durch einen Pfeil 382a dargestellt. Hierbei wird die Rückführ-Steuerung auf die EIN-AUS-Steuerung des Verdichters zum Zeitpunkt t61 umgeschaltet, wenn die vorbestimmte Zeit T1 verstrichen ist, in einen Zustand, bei welchem die Drehzahl die minimale kontinuierliche Drehzahl (untere Grenze, 15 Hz) erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ventil 360 innerhalb von einer kurzen Zeit TB vom Zeitpunkt t61 aus auf den EIN-Zustand umgeschaltet, um die Druckdifferenz zwischen der Zufuhrleitung, welche sich vom Kühler 37 zur Kapillare 338 erstreckt, und der Saugröhre (Rückführleitung) 342 zu beseitigen. Das heißt, dass der Druck zwischen denen ausgeglichen wird. Nachfolgend wird der Verdichter neu gestartet (EIN), wenn die gemessene Temperatur 381 zum Zeitpunkt t62 abermals auf die Zielsteuertemperatur ansteigt. Als Nächstes wird der Verdichter gestoppt (AUS), wenn die gemessene Temperatur 381 zum Zeitpunkt t63 abermals auf die Zielsteuertemperatur abfällt, und wird das Ventil 360 innerhalb von einer kurzen Zeit TB vom Zeitpunkt t63 aus auf den EIN-Zustand umgeschaltet. Danach wird die gleiche Steuerung wiederholt. Der Verdichter wird auf den EIN-Zustand umgeschaltet, wenn die gemessene Temperatur höher wird als die Zielsteuertemperatur (t64, t66, t68), und der Verdichter wird auf den AUS-Zustand umgeschaltet, wenn die gemessene Temperatur niedriger als die Zielsteuertemperatur wird (t65, t67). Hierbei kann die vorbestimmte Zeit TB, innerhalb welcher das Ventil 360 geöffnet wird, derart ausgewählt werden, dass die Druckdifferenz zwischen der Zufuhrleitung und der Rückführleitung beseitigt wird. Beispielsweise kann die vorbestimmte Zeit TB ungefähr 30 Sekunden betragen. Durch das Beseitigen der Druckdifferenz zwischen der Zufuhrleitung und der Rückführleitung auf diese Art und Weise ist es möglich, Beschränkungen hinsichtlich der Neustart-Blockierzeit des Verdichters zu reduzieren oder zu beseitigen.
Bis hierher ist die vorliegende Erfindung, obwohl die vorliegende Erfindung basierend auf einer jeweiligen beispielhaften Ausführungsform spezifisch beschrieben wurde, nicht auf die obige beispielhafte Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung vielfältig modifiziert werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Zentrifuge, welche enthält: einen Rotor, welcher ausgelegt ist, durch einen Motor angetrieben zu werden und eine Probe zu halten; einen Zentrifugen-Inverter, welcher ausgelegt ist, eine Leistung zum Antreiben des Motors zuzuführen; eine Kammer, in welcher der Rotor untergebracht ist; einen Temperatursensor, welcher ausgelegt ist, die Temperatur der Kammer zu erfassen; ein Kühlgerät, welches ausgelegt ist, die Kammer zu kühlen, und einen Verdichter enthält; einen Verdichter-Inverter, welcher ausgelegt ist, dem Verdichter eine Leistung zuzuführen; einen Verdichter-Motor, welcher im Verdichter enthalten ist, und ausgelegt ist, durch die Leistung, welche vom Verdichter-Inverter zugeführt ist, mit variabler Geschwindigkeit gesteuert zu werden; und eine Steuervorrichtung, welche ausgelegt ist, den Zentrifugen-Inverter und den Verdichter-Inverter basierend auf eingestellten Zentrifugen-Betriebszuständen zu steuern, wobei die Steuervorrichtung eine Rückführsteuerung des Verdichter-Motors basierend auf einer zuvor eingestellten Temperatur und einer erfassten Temperatur des Temperatursensors durchführt, wenn die Drehzahl des Verdichter-Motors höher als eine vorbestimmte Drehzahl ist, und die Steuervorrichtung eine stoßweise Steuerung zum EIN-AUS-Umschalten der Kühlfunktion des Verdichters durchführt, wenn die Drehzahl des Verdichter-Motors kleiner als eine vorbestimmte Drehzahl ist.
Zentrifuge nach Anspruch 1, bei welcher die Drehzahl des Verdichter-Motors, welche mit der vorbestimmten Drehzahl verglichen ist, durch die Steuervorrichtung unter Verwendung einer Differenz zwischen der zuvor eingestellten Temperatur und der erfassten Temperatur des Temperatursensors berechnet ist.
Zentrifuge nach Anspruch 2, bei welcher die Berechnung eine PID-Berechnung ist.
Zentrifuge nach Anspruch 1, welche ferner eine Eingabeeinheit, welcher die zuvor eingestellte Temperatur eingegeben ist, enthält, wobei die Steuervorrichtung ausgelegt ist, eine Zielsteuertemperatur zum Überführen des Rotors auf die zuvor eingestellte Temperatur basierend auf der eingegebenen zuvor eingestellten Temperatur einzustellen, und ausgelegt ist, eine Rückführsteuerung des Verdichter-Motors basierend auf der Zielsteuertemperatur und der erfassten Temperatur des Temperatursensors durchzuführen.
Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die Steuervorrichtung die Kühlfunktion des Verdichters auf einen EIN-Zustand steuert, wenn, im Verlaufe der stoßweisen Steuerung, die erfasste Temperatur des Temperatursensors höher ist als die Zielsteuertemperatur und die Drehzahl des Verdichter-Motors höher ist als eine eingestellte minimale kontinuierliche Drehzahl.
Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher die Steuervorrichtung ausgelegt ist, die stoßweise Steuerung zu beenden und auf die Rückführsteuerung überzugehen, wenn die erfasste Temperatur des Temperatursensors während der stoßweisen Steuerung, im Verlaufe einer vorbestimmten kontinuierlichen Zeit, höher ist als die Zielsteuertemperatur.
Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher der Temperatursensor derart eingebaut ist, dass er mit einem Metallteil eines unteren Abschnittes der Kammer in Kontakt tritt.
Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher die Steuervorrichtung überwacht, ob sich ein Zustand, bei welchem die Drehzahl des Verdichter-Motors niedriger ist als eine vorbestimmte Drehzahl, im Verlaufe der vorbestimmten Zeit fortgesetzt hat oder nicht, und ob die Drehzahl des Verdichter-Motors eine eingestellte minimale kontinuierliche Drehzahl erreicht hat oder nicht, und wobei die Steuervorrichtung, wenn bestimmt ist, dass sich der Zustand, bei welchem die Drehzahl des Verdichter-Motors niedriger ist als eine vorbestimmte Drehzahl, im Verlaufe der vorbestimmten Zeit fortgesetzt hat, oder die Drehzahl des Verdichter-Motors die eingestellte minimale kontinuierliche Drehzahl erreicht hat, eine stoßweise Steuerung der Kühlfunktion des Verdichters durchführt.
Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher die Steuervorrichtung ausgelegt ist, den Verdichter-Motor im Verlaufe der stoßweisen Steuerung auf einen EIN-Zustand oder AUS-Zustand zu steuern.
Zentrifuge nach Anspruch 9, bei welcher der AUS-Zustand, wenn der Verdichter-Motor im Verlaufe der stoßweisen Steuerung auf den AUS-Zustand gesteuert ist, für zumindest eine minimale Auszeit beibehalten ist.
Zentrifuge nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welche ferner enthält: einen Verdampfer; eine Zufuhrleitung zum Zuführen eines durch den Verdichter verdichteten Kühlmittels an den Verdampfer; eine Rückführleitung, welche sich vom Verdampfer zum Verdichter erstreckt; eine Überbrückungsleitung zum Überbrücken des Verdampfers durch ein Kurzschließen der Rückführleitung und der Zufuhrleitung; und ein Ventil, welches in der Überbrückungsleitung bereitgestellt ist, wobei die Steuervorrichtung ausgelegt ist, das Ventil im Verlaufe der stoßweisen Steuerung auf den EIN-Zustand oder AUS-Zustand zu steuern.
Zentrifuge nach Anspruch 11, bei welcher die Steuervorrichtung ausgelegt ist, den Verdichter-Motor zur Umdrehung bei der minimalen kontinuierlichen Drehzahl zu steuern, wenn das Ventil auf den AUS-Zustand gesteuert ist.
Zentrifuge nach Anspruch 12, bei welcher die Steuervorrichtung ausgelegt ist, das Ventil auf den EIN-Zustand oder AUS-Zustand zu steuern, und ausgelegt ist, den Verdichter-Motor auf einen kontinuierlichen Betriebszustand oder einen stoßweisen Betriebszustand im Verlaufe der stoßweisen Steuerung zu steuern.
Zentrifuge nach Anspruch 13, bei welcher die Steuervorrichtung ausgelegt ist, die EIN-Zeit des Ventils kürzer zu steuern als das Zeitintervall des stoßweisen Betriebes, wenn der Verdichter-Motor auf den stoßweisen Betriebszustand gesteuert ist.
Zentrifuge nach Anspruch 5, bei welcher, wenn die Drehzahl, welche durch die Berechnung erlangt ist, welche die erfasste Temperatur des Temperatursensors als eine Rückführinformation verwendet, und auf einer Differenz zwischen der Zielsteuertemperatur und der erfassten Temperatur des Temperatursensors basiert, höher ist als die minimale kontinuierliche Drehzahl, zu Beginn der Temperatursteuerung des Rotors, eine Drehzahl, welche erlangt ist, indem ein Koeffizient, welcher aus einem Verhältnis der zuvor eingestellten Drehzahl des Rotors und einer einstellbaren maximalen Drehzahl des Rotors erlangt ist, mit einer maximalen kontinuierlichen Drehzahl multipliziert wird, als die zuvor eingestellte Drehzahl des Verdichter-Motors verwendet ist.
Zentrifuge nach Anspruch 5, bei welcher, wenn die Drehzahl, welche durch die Berechnung erlangt ist, welche die erfasste Temperatur des Temperatursensors als eine Rückführinformation verwendet, und welche eine Differenz zwischen der Zielsteuertemperatur und der erfassten Temperatur des Temperatursensors verwendet, höher ist als die minimale kontinuierliche Drehzahl, zu Beginn der Temperatursteuerung des Rotors, eine Drehzahl, welche erlangt ist durch ein Multiplizieren von einer Wärmeerzeugungsmenge des Rotors, welche aus einem Lüftungsverlust-Koeffizienten des Rotors, welcher zuvor registriert ist, und einer Drehgeschwindigkeit des Rotors im Verlaufe des Betriebes, als ein Koeffizient berechnet ist, mit der maximalen kontinuierlichen Drehzahl, als die zuvor eingestellte Drehzahl des Verdichter-Motors verwendet ist.
Zentrifuge nach Anspruch 1, weiter umfassend, eine Kapillare, welche zwischen dem Verdichter und dem Verdampfer bereitgestellt ist; eine Rücklaufleitung, welche den Verdampfer und den Verdichter verbindet; eine Überbrückungsleitung, welche eine Einlassseite der Kapillare und die Rücklaufleitung verbindet; ein Ventil, welches einen Fluss des Kühlmittels durch die Überbrückungsleitung ermöglicht; und ein Drosselteil, welches einem Teil der Überbrückungsleitung bereitgestellt ist.
Zentrifuge nach Anspruch 17, bei welcher das Drosselteil durch ein Verengen des Durchmessers der Überbrückungsleitung ausgebildet ist, und ein Querschnittsbereich des Drosselteils größer als ein minimaler Querschnittsbereich der Kapillare und kleiner als ein minimaler Querschnittsbereich der Rücklaufleitung eingestellt ist.
Zentrifuge nach Anspruch 17 oder 18, bei welcher ein Kühler, welcher zur Wärmeabfuhr des durch den Verdichter verdichteten Kühlmittels ausgelegt ist, zwischen dem Verdichter und einem Einlass der Kapillare bereitgestellt ist.
Zentrifuge nach Anspruch 19, welche ferner ein Umschaltelement enthält, welches ausgelegt ist, einen Fluss des Kühlmittels, welches vom Verdichter zur Kapillare fließt, auf einen Fluss in Richtung zur Überbrückungsleitung umzuschalten.
Zentrifuge nach Anspruch 17, bei welcher das Ventil ein variables Ventil ist, in welchem die Flussrate auf eine variable Art und Weise eingestellt werden kann, und welches als das Drosselteil durch Einstellen von dessen Flussrate dient.
Zentrifuge nach einem der Ansprüche 17 bis 20, welche ferner eine Steuervorrichtung enthält, welche ausgelegt ist, den stoßweisen Betrieb oder den kontinuierlichen Betrieb des Verdichters zu steuern, wobei die Steuervorrichtung ausgelegt ist, einen EIN-AUS-Zustand des Ventils im Verlaufe des stoßweisen Betriebes oder des kontinuierlichen Betriebes zu steuern.
Zentrifuge nach Anspruch 17, welche ferner eine Steuervorrichtung enthält, welche ausgelegt ist, ein Öffnen/Schließen des Ventils zu steuern, wenn die Drehzahl des Verdichter-Motors niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl wird.
Zentrifuge nach Anspruch 23, bei welcher die Steuervorrichtung ausgelegt ist, einen EIN-AUS-Zustand des Motors zu steuern, wenn die Drehzahl des Verdichter-Motors niedriger als eine vorbestimmte Drehzahl wird, und die Steuervorrichtung ausgelegt ist, das Ventil, zumindest während des AUS-Zustandes des Motors, vom geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand umzuschalten.