JP2002113394A - 遠心分離機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、遠心分離機に装着される複数のロ
ータの各々を識別するためのロータ識別方式に関するも
のであり、ロータＩＤを識別して、予め本体に記憶させ
てあるロータ固有の情報を参照すると共に、本体に記憶
されていないＩＤを有する新規ロータであっても最高回
転速度を識別することである。 【解決手段】 ロータ２の回転軸を中心とした同一円周
上に、３個以上のマグネット５を配置することにより、
各ロータに固有の磁気パターンを形成し、マグネットを
検知する磁気センサ４を設けて、そのうち所定の２個の
マグネット５の角度に応じて予め定められたロータ２の
最高回転速度を識別し、更に残りの１個以上のマグネッ
ト５の位置情報を併せてロータＩＤを識別する。これに
より、ロータの最高回転速度とロータＩＤを双方識別す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遠心分離機に装着
される複数のロータの各々を識別するためのロータ識別
方法、及びロータの最高回転速度識別方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】遠心分離機には、使用目的に応じて複数
の種類のロータを交換するものがあり、それらのロータ
には固有の許容最高回転速度が各々定められている。よ
って、その値を超えて運転されないようにロータ固有の
許容最高回転速度、またはロータの種類を示すＩＤなど
を識別する必要がある。

【０００３】従来、実公平３−３４２７９号のようにロ
ータ毎に定めた角度を予め遠心機のコントローラに記憶
させておき、個々のロータに配置した２個のマグネット
の角度を磁気センサで検知して、そのロータを識別して
いた。この方式を採用した実際の遠心分離機としては、
ロータの許容最高回転速度毎に２個のマグネット角度を
割り付ける方法で製品化されている。また、特開平６−
１９８２１９号記載のように、ロータの回転軸を中心と
した同一円周上の等角間隔の格子点上にマグネットを配
置し、上記マグネットの有無を検知するセンサを上記等
間隔以下の間隔をもって多数配置し、マグネットの配置
パターンをコード化してロータＩＤを識別していた。一
方、特開平７−４７３０５号記載のように前記と同様な
方法において、マグネットの配置パターンをコード化す
る際、ロータの同一円周上に配置するマグネットの内一
つの極性を異ならせ、前記マグネットの極性を判別する
センサも同間隔で配置していた。また、特公平６−４１
９５６号に記載のようにロータにコード化素子を設け、
コード化素子の数と配置パターンを組み合わせてロータ
の回転速度、種類などを検出する方法や、特公昭６３−
３３９１１号記載のようにロータにマグネットを埋め込
み、マグネットの極性を用いてエリアを分けて製造年、
最高回転速度、ロータのＩＤ等を検出する方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
中で、単にロータの最高回転速度を識別する方式では、
同一の最高許容回転速度を有する異なる種類のロータを
区別できないので、ロータの形状などの情報が得られ
ず、遠心機のコントローラが遠心加速度等を計算する際
には半径等の数値を入力する必要がある。一方のロータ
ＩＤを識別する方式では、遠心機のコントローラに登録
されてないロータを使用する際にそのロータの許容最高
回転速度を判断できるように、ＩＤおよび許容最高回転
速度などの情報を前記コントローラに記憶させる必要が
あった。

【０００５】また、特公昭６３−３３９１１号では、許
容回転速度、ＩＤともに判別できるが、エリアを区切っ
ているため限られたエリア内でマグネットを埋め込む組
合わせに限りがあり、特に小形のロータ（例えば外形が
１００ｍｍたらず）が使用可能な遠心機の場合、埋め込
むマグネットのピッチ円直径が小さくなり、隣接マグネ
ットの干渉を回避するためには組合わせに大幅な制限が
生じるという問題があった。

【０００６】本発明の目的は、上記問題を解消し、識別
子を取付けるピッチ円直径が小さくても十分な組み合わ
せでロータのＩＤと最高回転速度の双方を識別すること
ができ、コントローラに記憶されていないロータを使用
する際でも、ロータの最高回転速度を識別してロータＩ
Ｄを登録せずに使用可能とすると共に、ロータＩＤを登
録すれば遠心加速度計算等も数値の入力なしに行えるよ
うにすることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、装着する各
ロータの回転軸を中心とした同一円周上に、３個以上の
マグネットを配置することにより、各ロータに固有の磁
気パターンを形成して、そのうち２個のマグネットの角
度でロータの最高回転速度を識別し、残りの１個以上の
マグネットの位置によりロータＩＤの識別を行うことに
より、ロータのＩＤと最高回転速度の双方を識別するこ
とにより達成される。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１はロータ２の底部に識別子と
して実装されたマグネット５の配置パターンを示してお
り、ロータ２の回転軸を中心とした同一円周上に同種類
で磁極の向きを統一したマグネット５が４個配置されて
いる。２個のマグネット５ａと５ｄの角度θｓｐｄでロ
ータの最高回転速度を識別するものとし、その間に配置
したマグネット５ｂと５ｃの前記マグネット５ａに対す
る位置関係によりロータのＩＤを識別することで、各ロ
ータのＩＤおよび許容最高回転速度毎に固有の磁気パタ
ーンを形成することができる。

【０００９】図２は遠心分離機の要部を示す部分断面側
面図であり、６は遠心分離機本体に設けられた駆動用モ
ータであって、駆動用モータ６の出力軸３にクラウン８
が軸勘合され、このクラウン８上にロータ２が載置さ
れ、駆動用モータ６の回転力によりロータ２が回転す
る。７はロータ室１の上部に設けられたドアである。ロ
ータ２の底部には識別子となるマグネット５を装着し、
ロータ室１には識別子検出センサとなるホール素子等の
磁気センサ４が設けられている。

【００１０】図３は、ロータＩＤと最高回転速度識別に
関する電気的ブロック図であり、マイコン９はロータ２
の回転中における磁気センサ４の出力を処理して、ロー
タＩＤと最高回転速度を識別する。また、マイコン９は
遠心分離機の制御情報が格納されているＲＯＭ１２の内
容に従い動作したり、運転前に使用者が入力した運転デ
ータをＲＡＭ１１に格納したり、あるいはＲＡＭ１１か
ら引き出したりして遠心分離機の運転条件を決め、モー
タ制御回路１３を用いて前記駆動モータ６を制御する。
また、ＲＡＭ１１またはＲＯＭ１２にロータの種類毎の
回転半径などの情報を持たせておけば、マイコン９は磁
気センサ４の出力から識別したロータＩＤにより遠心加
速度などの計算を行うことができる。図１に示した配置
でマグネットが取付けられたロータ２を図２および図３
のように構成された遠心分離機のクラウン８に載置し、
駆動用モータ６により回転させると、磁気センサ４がマ
グネット５を検出すると同時にマイコン９へその信号を
出力する。マイコン９は、磁気センサ４の信号を入力す
るとともに、駆動用モータ６の回転速度を検出する回転
センサ１０の信号を入力し、ロータ２の回転速度を認識
している。

【００１１】図４はロータ２が回転中の１回転に磁気セ
ンサ４の出力する波形であり、マグネット５ａ、５ｂ、
５ｃ、５ｄによる出力がそれぞれパルスａ、ｂ、ｃ、ｄ
に相当する。１回転あたりの時間Ｔ及びマグネット５ａ
と５ｄのパルス間の時間Ｔｓｐｄからマグネット５ａと
５ｄ間の角度θｓｐｄを算出することができる。

【００１２】ロータ２の許容回転速度は２つのマグネッ
ト５ａ、５ｄ間の角度θｓｐｄの関数にしておけば（ま
たは考えられる組み合わせを前もって決めていれば）、
ＲＡＭ１１またはＲＯＭ１２に登録されていないロータ
が使われた場合でも、遠心加速度の計算はできないが、
許容回転速度は正しく判断することができるので、万が
一使用者が誤って過大な回転速度を設定しても、マイコ
ン９はロータ２の回転速度が許容回転速度を超えること
がないよう制限でき、安全性が向上する。

【００１３】また、ロータ２の種類に固有の磁石間の角
度θ１、θ２を持たせ、ＲＡＭ１１またはＲＯＭ１２に
もロータの種類毎のθ１、θ２、および回転半径などの
情報を登録しておくことにより、ロータ２の回転中にマ
イコン９はθ１、θ２を識別し、ＲＡＭ１１またはＲＯ
Ｍ１２を参照してロータ２の種類を識別することがで
き、そのロータの回転半径などの情報から遠心加速度な
どの計算を自動的に行うことができる。

【００１４】本発明の実施においては、角度測定精度の
制約や、先頭マグネット５ａの識別のため、あるいは逆
回転による誤判定防止などの付加価値を得るために、以
下の条件を付与することが考えられる。

【００１５】・隣り合う２個のマグネット間角度は、角
度測定の精度(分解能)θｒｅｓの整数倍とする。

【００１６】・隣り合う２個のマグネット間角度は、磁
束の合成により1個として検出されることがないよう、
２個を区別できる最小角度θｍｉｎ以上とする。

【００１７】・４個のマグネットのうちどれが５ａ(先
頭)であるかを識別するために、θｍｇｎは他のどの隣
接マグネット間角度よりもθｒｅｓ以上大きいものとす
る。

【００１８】・駆動用モータ６の結線誤りなどにより所
定の方向と逆に回転した場合のロータ誤認識を防止する
ため、θ１≦θ３とする。

【００１９】以上の条件を式で示すと、 ・θ１＝Ｎ１×θｒｅｓ、θ２＝Ｎ２×θｒｅｓ、θ３
＝Ｎ３×θｒｅｓ、θｍｇｎ＝Ｎ４×θｒｅｓ（Ｎ１、
Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４は整数） ・θｍｉｎ≦θ１≦θｍｇｎ−θｒｅｓ ・θｍｉｎ≦θ２≦θｍｇｎ−θｒｅｓ ・θｍｉｎ≦θ３≦θｍｇｎ−θｒｅｓ ・θ１≦θ３ となる。

【００２０】本条件において、２個のマグネット５を識
別できる最小角度θｍｉｎ＝３０°、θｒｅｓ＝５°と
すると、θｓｐｄ(最高回転速度)は３６通り、それぞれ
のθｓｐｄ(最高回転速度)の中に割り付けられるロータ
ＩＤの数は図５のようになる。図１の実施例は、図５の
表中、θｓｐｄが１００°、θ１／θ２が３０／３０の
組合わせを示している。また、この方式では、図６のよ
うにθｓｐｄが１８０°を超える組合わせが可能であ
る。

【００２１】以上の実施例においては、マグネットを４
個用いるものだったが、４個に限らず３個以上のマグネ
ットを用いて同様に、ロータ固有のマグネット配置パタ
ーンを持たせ、２個のマグネットの角度でロータの最高
回転速度を識別し、その間のマグネットの位置により、
ロータＩＤの識別を行うことでも同様の効果が期待でき
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、ロータの回転軸を中心
とした同一円周上にマグネットを３個以上配置し、ロー
タ室にマグネットを検出する磁気センサを設け、２個の
マグネットの角度でロータの最高回転速度を識別し、更
に他の１個以上のマグネットの位置を併せてロータのＩ
Ｄを識別することにより、ロータのＩＤと最高回転速度
の双方を識別することができる。これにより、マイコン
に記憶されていない新規のロータを使用する際でも、ロ
ータの最高回転速度が識別できるのでロータＩＤを登録
せずに使用可能であり、またロータＩＤを登録すれば、
遠心加速度計算等も数値の入力なしに行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明になるロータ底部に実装されたマグネ
ットの配置パターンを示す構成図。

【図２】 本発明になる遠心分離機の要部を示す部分断
面側面図。

【図３】 本発明になるロータのＩＤと最高回転速度識
別に関する電気的ブロック図。

【図４】 本発明になるロータの１回転で磁気センサが
出力する波形。

【図５】 本発明になるマグネットの角度の組み合せを
示す一覧表。

【図６】 本発明によるロータ底部に実装されたマグネ
ット配置において、θｓｐｄが１８０°を超える場合の
配置パターンを示す構成図。

【符号の説明】

２はロータ、４は磁気センサ、５はマグネットである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 広之 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 Ｆターム(参考） 4D057 AB01 AC01 AC05 AD01 AE11 AF03 BA21 CA05 CA07 CA09

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータと、該モータによって回転される
   ロータと、該ロータを識別するための手段とを備えた遠
   心分離機において、前記ロータには回転軸を中心とする
   同一円周上に３個以上の識別子を配置し、更に該識別子
   の有無を検出する識別センサを設けることで、前記識別
   子のうち所定の２個がなす角度からロータの最高許容回
   転速度を識別し、前記２個を含む識別子のうちの１個以
   上を用いてロータの種類を識別することを特徴とした遠
   心分離機。
2. 【請求項２】 前記３個以上の識別子のうち、隣接する
   ２個の識別子がなす角度が最も広いところの前記２個の
   識別子が、他の１個以上の識別子を挟んでなす角度をも
   ってロータの最高許容回転速度を識別することを特徴と
   した請求項１記載の遠心分離機。
3. 【請求項３】 前記３個以上の識別子のうち、隣接する
   ２個の識別子がなす角度が最も広いところの前記２個の
   識別子が、他の１個以上の識別子を挟んでなす角度をも
   ってロータの最高許容回転速度を識別し、残りの識別子
   でロータの種類を識別することを特徴とした請求項１，
   ２記載の遠心分離機。
4. 【請求項４】 前記３個以上の識別子のうち、第１の所
   定の２個がなす角度に対し、第２の所定の２個がなす角
   度が大きいことを特徴とした請求項１記載の遠心分離
   機。
5. 【請求項５】 前記識別子にマグネットを用いることを
   特徴とした請求項１記載の遠心分離機。