JP2003126732A - 遠心機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータの回転中、回転速度の検出が不能とな
った場合、アラームを発してロータを自然減速させると
共に、ロータが回転しているにもかかわらずドアが開け
られる事態を避けるよう、所定の時間ドアロックの解除
を禁止するようプログラムされている遠心機において、
使用者は所定の時間が何時なのか判断つかないため、必
要以上に長い時間待ったり、所定時間が経過した時点で
始めてクリアできるアラームを時間前に繰り返し操作す
るなど、余分な時間や、無駄な労力を使っていた。 【解決手段】 ロータ８の回転速度を検出する装置１２
に異常が発生した場合、ロータ８が停止するまでの所定
時間、ドアロックの解除を禁止する機能を有する遠心機
において、所定の時間が経過したら使用者に知らせる報
知手段を設ける。更にドアロック解除禁止時間を表示す
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、遠心機のドアロッ
ク制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の遠心機は、通常駆動装置またはロ
ータに識別子を持たせ、この識別子を認識する検出器を
近傍に対向して設け、ロータの回転速度を検出し、使用
者が設定部より設定した回転速度と比較して、駆動装置
をコントロールしている。例えばロータの回転速度が設
定値より低い場合は駆動装置の入力電力を増したり、周
波数誘導モータの場合は同時に周波数を上げたり等して
駆動装置の加速トルクを増し、回転速度を上昇させる。
また、ロータの回転速度と設定値の差が規定の差以下に
なった場合は、電圧や電流を微調整して前記した規定の
差以上とならないようフィードバック制御している。こ
の回転速度を検出している検出器もしくは検出器の信号
を処理している制御装置の一部がロータ回転中に故障す
るなどしてロータの回転速度を検出できなくなると、場
合によっては回転速度を０（ゼロ）と認識し、ロータが
回転しているにもかかわらず制御装置はロータが停止し
ていると誤判断し、ドアロックを解除してドアを開けら
れる状態にしてしまう場合がある。一方、使用者側は表
示部の回転速度が０（ゼロ）と表示されるとロータが止
まったものと思い、ドアを開けて回転体（ロータ）に接
触する危険がある。

【０００３】この危険性を回避するために、この種の遠
心機はロータが回転中に回転速度が検出不能になった
り、検出した回転速度の信頼性が疑われる事態になった
場合には表示部などに異常を示すメッセージ（アラー
ム）を表示するとともに、たとえ表示が０となっていて
も一定時間ロータが回り続けているものとして内部タイ
マーを動作させ、タイマーが所定の時間に達しなければ
ドアロックの解除ができないようにしている。ここで言
う一定時間とは、ロータが風損や軸受けなどの機械損で
減速、停止するまでの時間のことで、当然フィードバッ
ク制御ができないため、ブレーキ減速はできない。この
ブレーキ無し減速（当業界では自然減速と称している）
の時間をあらかじめ求め、この時間を一定時間（所定の
時間）としている。当然、この時間は使用しているロー
タのタイプや速度検出が不能となった時の回転速度等に
よっても異なるが、安全を優先させるため最も条件の悪
い、すなわち各ロータの許容最高回転速度から自然減速
で停止するまでの時間が最も長いロータを選び、この時
間に裕度を加えてドアロック解除禁止時間としているの
が一般である。これらの時間は遠心機の種類によっても
異なるが、通常短くて３０分、長いものでは数時間にお
よぶ場合がある。この間、停電が発生したり、装置の電
源を遮断すると、タイマーがクリアされドア開禁止が解
除となる危険性があるため例えば特許第２７４６１９４
号（遠心分離機のドアロック制御方法）にあるように電
源が遮断してもバッテリーでバックアップする方法がと
られている装置もある。また、リアルタイムクロックを
用いて、ドアロック解除時間を制御する装置もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】回転中、回転検出が不
能になってもドアが開けられ、使用者が怪我をする等の
心配はないが、アラーム解除（ドアロック解除禁止）で
きるまでの時間が上記したとおり長時間におよぶため、
使用者は大切なサンプルを一刻も早くロータから回収し
たいと願っても、異常が発生した時間が分からない場合
には、使用者はいつになったらアラームが解除できるの
か判断つかず、度々解除の操作を繰り返したり、解除可
能まで残り僅かであるにもかかわらず使用者が知った時
点から所定時間（通常、取扱説明書などに記載されてい
る）待って解除操作を行うといった場合もあり、サンプ
ル回収に多くの手間や余分な時間をかけさせてしまう場
合があった。また、使用ロータや異常発生時の回転速
度、異常の種類などによりロータが自然減速で停止する
までの時間が異なるという事実を考慮してアラーム解除
禁止時間を変えている装置や、故障の内容によって装置
に影響をおよぼさない程度の弱い電気的減速を加え、所
定の時間を短くするといった工夫を加えた装置もある
が、使用者はどれだけの時間、ドアロック解除が禁止さ
れているのか分からないため、上記した工夫が十分生か
されていなかった。

【０００５】本発明の目的は、上記問題を解消し、ロー
タが回転中に回転速度が正しく検出できなくなった場
合、使用者にアラームの解除可能時期、即ちドアロック
が解除でき安全にドアを開けてサンプルを取り出せる時
期を知らしめることである。つまり、ロータ回転中に回
転速度の検出ができなくなったり、信頼性に欠ける事態
が発生した段階で、従来通り所定の時間アラームが解除
できないようにすると共に、その時点で選択された所定
の時間を表示したり、或いは所定の時間が経過した時点
で自動的にドアロックを解除したり音を出すなどして安
全にドアを開けてサンプルを取り出せる時期を知らしめ
ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、駆動装置に
より回転駆動されるロータと、ロータを収容する回転室
と、回転室を閉塞可能なドアと、ロータの回転が停止す
るまでの所定時間のあいだドアの開動作を規制するドア
ロックと、ロータの遠心条件を入力する設定部及び当該
遠心条件を表示する表示部から成るパネルと、ロータの
回転速度を検出するための回転検出器と、回転検出器の
出力によりロータの回転速度を識別し前記設定部から入
力された遠心条件と比較して駆動装置或いはドアロック
を制御する制御装置とを備えた遠心機において、所定時
間を経過した後、ドアロックの解除を報知することによ
り達成される。

【０００７】

【発明の実施の形態】本実施例における遠心機を図１〜
図４を用いて説明する。図１はロータの遠心条件を入力
する設定部及び当該遠心条件を表示する表示部から成る
パネル５上に表示されたアラームコード表示とドアロッ
ク解除禁止の残り時間が表示された状態を示す外観図、
図２はパネル５を有する遠心機を示す概略構成図、図３
及び図４はドアロックの解除までを説明するフローチャ
ートである。

【０００８】図１及び図２において、使用者は、パネル
５から運転条件を設定入力し、試料を入れたロータを駆
動装置１０の上に装着してドア６を閉め、通常パネル５
にあるスタートボタンを押してロータの回転を開始させ
るが、遠心機側ではスタートボタンが押されると同時に
ドア６が開けられないようドアロック（図示せず）を動
作させてドア６が開かれるのを禁止する。遠心機のドア
ロックは、ドア６を水平方向に移動させて回転室を開閉
するタイプでは回転開始と同時にドアが水平方向に移動
できないように棒状の突起を出したり、装置の後や横に
蝶番を設けてドア６が蝶番を支点に開閉するようにした
装置では、ドア６の蝶番とは反対側（可動側）に穴のあ
いた突起物を取り付け、ロータの回転中は突起物の穴に
ソレノイドなどを使って鍵状のものを差し込んでドア６
が開くのを防いでいる。なお、入力する運転条件とは分
離効果を決めるための回転速度、運転時間及びサンプル
を最適な状態に保持するための制御温度のほか、加減速
時の舞い上がりを左右する勾配の傾きなどがある。ま
た、ロータは使用できる試験管の種類や大きさ、本数な
どによって異なる形状のものが用意されており、それぞ
れに強度上の制約などから許容回転速度が定められてい
る。

【０００９】一方、駆動装置１０の出力軸下端には、薄
い円盤に周上に複数のスリットが開けられたセンサスリ
ット１４が取付けられており、このセンサスリット１４
を挟むようにして取付けられた片方に発光部、逆方に受
光部を有するフォトインタラプタ１３からの信号を制御
装置１１に入力し、駆動装置１０の回転速度、即ちロー
タの回転速度を検出している。なお、遠心機によっては
センサスリット１４とフォトインタラプタ１３の代わり
に磁石を軸端に取付けて磁気センサで回転速度を検出し
たり、本件出願人が出願した特願２０００‐３０７０１
２のようにロータに識別子を取付けて、この識別子を検
出してロータの回転速度を検出したり、最近ではベクト
ル制御によるセンサレス制御など別の方式で回転速度を
検出しているものもある。なお、本実施例では特願２０
００−３０７０１２に記載されているように、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ＩＤ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している。

【００１０】今、ロータが回転中にフォトインタラプタ
が故障や断線などを起こすと、回転速度が即座に検出不
能となる。このような回転速度検出の異常（通常回転速
度が０になったり、急激に変化したりする）や突然信頼
できない信号が入ってきたり、制御装置内の回転速度検
出部が故障したり、またはセンサレスのベクトル制御の
位置制御装置が故障するなどの異常事態が発生した場合
は、図１に例を示すように表示部１の回転速度表示部３
に故障の発生と故障内容を意味するアラームコードを表
示する（本例では異常を意味するエラーのＥと回転速度
検出異常を意味する１３を表示している）。この時、制
御装置１１は、上述したロータ識別により故障発生時の
ロータの回転速度やロータの種類などから回転中のロー
タが自然減速で停止するまでの時間を計算、或いは予め
用意された記憶部（図示せず）から選択して、ロータが
完全に停止するまで、または人が触れても危険のない速
度になるまでの時間（所定の時間）を設定し、タイマー
（図示せず）の動作を開始させる。

【００１１】通常、アラームは異常の原因を除去すれば
クリアできるようプログラムされており、例えば回転速
度設定において、使用するロータの許容回転速度以上に
誤って設定して運転した場合、設定誤りを検出してアラ
ームを表示し、ロータを減速させるが、設定回転速度を
正しく再設定するとアラームがクリアでき、運転が可能
となる。しかし、ロータ回転中に発生した回転速度検出
不良の場合は、回転速度が正しく検出できるようになっ
たか、もしくはタイマーが０にならない限り、アラーム
をクリアできないようプログラムされており、故障が継
続している場合はドアがロックされ続けることになる。
このタイマーが動作開始した時、表示部１の時間表示部
４に所定の時間を表示し、時間経過とともに減算表示さ
せればドアロック解除可能なまでの時間を使用者に知ら
しめることが可能となる。なお、ドアロック解除可能ま
での時間を極力短い時間とするため、故障時の回転速度
や使用中のロータの種類の情報を利用して自然減速する
時間を長く取り過ぎないようにしたり、或いは場合によ
っては弱い電気的制動を加えてより短い時間で解除でき
るよう工夫されている。

【００１２】次に図３及び図４を用いて説明する。図３
において、回転速度が検出できない異常が発生すると、
直ちに運転を中断（駆動装置１０への電源供給を遮断）
すると共にドアロック解除禁止時間Ｔを算出し経過時間
と比較する。そしてＴ時間経過したらブザー音を発した
り、表示部１を点滅させたり、アラームコードを消去し
たり等してドアロックが解除可能になったことを使用者
に知らしめる。また図４に示したようにドアロック解除
禁止時間Tを算出するとともに時間表示部３にＴを表
示、カウントダウンしてドアロック解除可能となるまで
の残り時間が分かるようにする。これにより、使用者に
いつになったらサンプルが回収できるかを一目で理解す
ることができる。

【００１３】なお、故障して自然減速中に停電が発生し
たり、使用者が誤ってまたは意図的に電源を遮断してし
まうと、タイマーがクリアされ、回転速度も０であるこ
とから場合によってはロータが停止する前にドアロック
を解除してしまう恐れがあるが、例えば特許第２７４６
１９４号（遠心分離機のドアロック制御方法）にあるよ
うに残時間をバッテリーでバックアップしたり、ＥＥＰ
ＲＯＭに記憶させれば残り時間がクリアされる心配は
ない。更にバッテリーでタイマーをカウントし続けれ
ば、電源ＯＦＦの間も経過時間計測し続けることがで
き、ドアロック解除時間を正しくカウントダウンでき
る。また、制御装置にリアルタイムクロックを用いて、
ドアロック解除を時間で制御すれば停電や電源遮断の影
響を受けることもない。

【００１４】また、制御部が故障の継続を判断できる場
合は、次の使用ができないことを知らせるため、時間が
０になってもアラームのクリアをできないようにし、サ
ンプルの回収ができるようドアロックのみ解除を許可し
て使用者の便宜を図っている。しかし、発光部の断線の
ように継続して故障であることを判断できない場合は、
時間が０になるとアラームがクリアでき、ドアロックも
解除されることになる。この場合は次回使用時、スター
トボタンを押して運転を開始させようとしても故障して
いるので回転速度を検出できず、再度異常発生のアラー
ムが点灯することになり、使用者が故障を認識できるタ
イミングは遅れるが危険な状態になる心配はない。

【００１５】以上のことから、ロータの回転速度を検出
する装置に異常が発生した場合、ロータへの電源を遮断
していわゆる自然減速させると共に、ロータが完全に停
止するまでの所定時間、ドアロックの解除を禁止する機
能を有する遠心機において、所定の時間が経過したら使
用者に知らしめる手段を持たせたので、いつドアが開け
られるかの判断を可能とすることができる。更にドアロ
ック解除禁止時間を表示（所定の時間をカウントダウン
して表示）できるようにしたので、ドアが開けられる時
間が一目瞭然となり、使用者にとってより利便性が増す
という効果が得られる。なお、回転検出が故障した場
合、以前は自然減速で最も時間の掛かるロータでの減速
時間に裕度分を加えた時間を所定としていたが、故障が
発生した時の状態によってドアロック解除禁止時間を変
えることのできるようにした装置では、解除可能までの
時間表示は使用者にとって更に便利となる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、所定時間を経過した
後、ドアロックの解除を報知することで、ロータが回転
中に回転速度が正しく検出できなくなった場合、使用者
にアラームの解除可能時期、即ちドアロックが解除でき
安全にドアを開けてサンプルを取り出せる時期を知らし
めることができる。つまり、ロータ回転中に回転速度の
検出ができなくなったり、信頼性に欠ける事態が発生し
た段階で、従来通り所定の時間アラームが解除できない
ようにすると共に、その時点で選択された所定の時間を
表示したり、或いは所定の時間が経過した時点で自動的
にドアロックを解除したり音を出すなどして安全にドア
を開けてサンプルを取り出せる時期を知らしめることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明になるロータの遠心条件を入力する設
定部及び当該遠心条件を表示する表示部から成るパネル
上に表示されたアラームコード表示とドアロック解除禁
止の残り時間が表示された状態を示す外観図である。

【図２】 本発明になるパネルを有する遠心機を示す概
略構成図である。

【図３】 本発明になるドアロックの解除までを説明す
るフローチャートである。

【図４】 本発明になるドアロックの解除までを説明す
る別のフローチャートである。

【符号の説明】

１は表示部、２は設定部、３は回転速度表示部、４は時
間表示部、５はパネル、６はドア、７は回転室、１０は
駆動装置、１１は制御装置、１２は回転速度検出部、１
３はフォトインタラプタ、１４はセンサスリットであ
る。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動装置により回転駆動されるロータ
   と、該ロータを収容する回転室と、該回転室を閉塞可能
   なドアと、前記ロータの回転が停止するまでの所定時間
   のあいだ前記ドアの開動作を規制するドアロックと、前
   記ロータの遠心条件を入力する設定部及び当該遠心条件
   を表示する表示部から成るパネルと、前記ロータの回転
   速度を検出するための回転検出器と、該回転検出器の出
   力により前記ロータの回転速度を識別し前記設定部から
   入力された遠心条件と比較して前記駆動装置或いは前記
   ドアロックを制御する制御装置とを備えた遠心機におい
   て、前記所定時間を経過した後、前記ドアロックの解除
   を報知することを特徴とした遠心機。
2. 【請求項２】 前記所定時間は、前記表示部に表示され
   且つ時間経過に伴い減算表示される前記所定時間の表示
   がゼロになった時点で、前記ドアロックの解除が許可さ
   れることを特徴とした請求項１記載の遠心機。
3. 【請求項３】 前記所定時間の表示がゼロになった時点
   で、前記ドアロックの解除可能状態を知らせる音を鳴ら
   すことを特徴とした請求項１または請求項２の何れか記
   載の遠心機。
4. 【請求項４】 前記所定時間の表示がゼロになった時点
   で、前記ドアロックの解除可能状態を知らせる光を前記
   パネル上で確認することを特徴とした請求項１または請
   求項２の何れか記載の遠心機。
5. 【請求項５】 前記制御装置にリアルタイムクロックを
   持たせ時間で前記ドアロックの解除タイミングを制御す
   ることを特徴とした請求項１または請求項２の何れか記
   載の遠心機。
6. 【請求項６】 前記ロータの回転中に前記ロータの回転
   速度が検出不能になった場合、異常が発生したことを知
   らせることを特徴とした請求項１記載の遠心機。を含む
   請求項１および２記載の遠心機の報知方法。
7. 【請求項７】 前記ロータが回転中に前記ロータの回転
   速度が検出不能になった場合、回転速度検出が不能とな
   った時の回転速度や使用している前記ロータにより、前
   記ドアロックの解除が禁止されている前記所定時間が異
   なることを特徴とした請求項１または請求項２の何れか
   記載の遠心機。
8. 【請求項８】 前記制御装置に補助電源を持たせ前記ド
   アロックの解除を禁止中に電源が遮断しても該補助電源
   で引き続き経過時間をカウントし続け、電源復帰時に前
   記所定時間に達していない場合には、引き続きドアロッ
   クの解除を禁止し、前記所定時間に達している場合に
   は、前記ドアロックの解除禁止を解くことを特徴とした
   請求項１記載の遠心機。