JP2007044586A

JP2007044586A - 遠心分離機

Info

Publication number: JP2007044586A
Application number: JP2005229405A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Osawa; 秀隆大澤
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2005-08-08
Filing date: 2005-08-08
Publication date: 2007-02-22

Abstract

【課題】遠心分離機を構成するモータの異常状態または異常状態に近づいていることを検出できるモータ異常検出手段を備えた遠心分離機を提供することにある。
【解決手段】ロータ２が自然減速の所定の回転数から停止するまでの正常時の最低減速時間（下限基準時間）Ｔｍｉｎおよび最大減速時間（上限基準時間）Ｔｍａｘを予め記憶手段９に記憶させておき、ロータ２が自然減速の所定の回転数から停止するまでの実際の減速時間Ｔを計時手段１０によって実測し、比較手段１１ａによって、この実測減速時間Ｔを、予め記憶させておいた最低減速時間Ｔｍｉｎおよび最大減速時間Ｔｍａｘと比較し、判定手段１１ｂによって実測減速時間Ｔが最低減速時間Ｔｍｉｎから最大減速時間Ｔｍａｘまでの範囲内にあるか否かを判断し、異常に近づいているかを表示手段７に表示するモータ異常検出手段１１を遠心分離機１に設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、ロータを回転駆動するモータの異常検出手段を備えた遠心分離機に関し、特に、モータの回転軸における軸受等の機械的な経時変化に伴って発生するロータの回転異常を検出する異常検出手段を備えた遠心分離機に関するものである。

周知の遠心分離機における駆動モータの異常検出手段は、回転軸が何等かの原因でロック状態もしくは異常回転状態になり、モータに流れる電流が過大となって、所謂、ロック電流を検出しモータが異常であると判定する手法がある。またモータに設けられた回転検出器、例えばエンコーダから出力されるパルス列を回転数として演算する機能を持たせ、モータを運転させるための通電を行った後に、所定の時間が経過してもそのエンコーダから所望の回転数が検出できない場合、駆動モータは回転不良という異常判定を行う手法もある。

さらに、周知の直流モータ異常判定法として、下記特許文献１に開示されているような自動販売機におけるＤＣファンモータの寿命判定装置によれば、パルス・ワイド・モジュレーション（ＰＷＭ）と称するＰＷＭ制御により駆動されるＤＣファンモータにおいて、予め設定された基準ＰＷＭ値とこの基準ＰＷＭ値に対応する基準回転数とを記憶し、この基準ＰＷＭ値で駆動した時の実際の回転数と基準回転数との関係から、その回転差が予め記憶してある回転差設定値より大きい場合に、ＤＣファンモータの寿命が間近であると判定する手法もある。

特開２００１−２９８９８９号公報

上記した周知の遠心用駆動モータの異常検出手段は、どちらかと言えば、瞬時的なモータの正常または異常を判定する手法であり、モータが機械要素の劣化により序々に異常に近づいている経過状態を見出す判定方式としては不適切な判定方式である。

さらに、上記特許文献１に開示された技術は、ＤＣアァンモータに限られた判定方式に向けられたもので、ＰＷＭ値で駆動した時のＤＣファンモータの実回転数と基準回転数との関係から、ＤＣファンモータが寿命に近づいたことを判定する手法であるので、モータ駆動源として使用されるＤＣ電源電圧が変化すると、基準ＰＷＭ値（基準パルス幅値）で駆動した際の実効電圧が変わるため、ＤＣファンモータの回転数が変化するという問題が生ずる。すなわち、ＤＣファンモータの回転数は、基準ＰＷＭ値で駆動してもＤＣ電源電圧変化の影響を受けて回転差が生じ、異常検出が誤判定となる場合がある。

一方、モータが異常状態となる原因には、モータ巻線の短絡や断線などの電気回路における不良の発生に加え、ボールベアリングなどの軸受部等の機械要素における不良の発生も考えられる。例えば、軸受部に水、ゴミ、粉塵などが入り込んだ場合や、過負荷で使用した場合など、軸受部が損傷して円滑に回転しなくなるため回転負荷が大きくなり、フレッチングまたはクリープなどの軸受部の損傷現象を経て、結果的に回転軸がロックされるという異常が発生することもある。また、遠心分離機のように、特に高速で回転する軸受部は、回転負荷により摩擦熱を発してグリース（潤滑剤）が蒸発することがある。そのまま長時間使用すると、軸受部のグリースが切れて潤滑不足となり、ボールベアリング内のボールが焼付くなどの軸受部の損傷を生じることもある。

従って、本発明の目的は、電源変動等の電気回路における特性変化の影響を受けることなしに、特にモータ軸受部が異常状態に近づいていることを事前に検出できるモータ異常検出手段を備えた遠心分離機を提供することにある。

本発明の他の目的は、モータ軸受部が異常状態に近づいていることを事前に検出することによって、遠心分離機の異常（故障）を未然に対策できるようにし、遠心分離機の使用不可能となるダウンタイムを短くさせたモータ異常検出手段を備えた、信頼性の高い遠心分離機を提供することにある。

上記した課題を解決するために、本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次のとおりである。

本発明の一つの特徴によれば、試料が入った容器を収容するロータと、該ロータを回転駆動するモータと、該モータの回転を検出する回転検出器と、該回転検出器から出力される信号により前記モータの回転数を測定する回転数測定手段と、前記ロータの加速および減速条件を含む運転条件を設定できる入力手段と、運転情報を表示する表示手段と、前記入力手段および前記表示手段を制御し、かつ前記回転数測定手段の情報に基づいて前記モータを制御する制御手段とを備えた遠心分離機において、前記モータの運転を停止してから自然減速によって前記ロータが所定回転数から停止するまでの正常時の減速時間の下限基準時間（最低減速時間）（Ｔｍｉｎ）および上限基準時間（最大減速時間）（Ｔｍａｘ）を予め記憶する記憶手段と、前記モータの運転を停止してから自然減速によって前記ロータが前記所定回転数から停止するまでの実際の減速時間（実測減速時間）（Ｔ）を測定する計時手段と、前記記憶手段に記憶された下限基準時間（Ｔｍｉｎ）および上限基準時間（Ｔｍａｘ）と前記計時手段によって測定された実測減速時間（Ｔ）とを比較し、異常か否かを判定する異常検出手段とを前記制御手段に設け、前記異常検出手段は、前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）および前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）と、前記実測減速時間（Ｔ）との比較結果に従って前記モータの異常の有無を表示する。

本発明の他の特徴によれば、前記異常検出手段は、前記実測減速時間（Ｔ）が前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）より小さい時間または前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）より大きい時間を示したとき、前記モータが異常に達したことを表示する。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記異常検出手段は、前記実測減速時間（Ｔ）が前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）より大きい場合で、かつその時間差（Ｔ−Ｔｍｉｎ）が所定時間差より小さいと判定したとき、または前記実測減速時間（Ｔ）が前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）より小さい場合で、かつその時間差（Ｔｍａｘ−Ｔ）が所定時間差より小さいと判定したとき、前記モータが異常に近づいている警告を表示する。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記記憶手段は遠心分離機に適用可能な複数のロータについて前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）および上限基準時間（Ｔｍａｘ）を記憶し、前記異常検出手段は、前記複数のロータの内の前記遠心分離機に装着されたロータの前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）および前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）と前記実測減速時間（Ｔ）とを比較する。

本発明のさらに他の特徴によれば、試料が入った容器を収容するロータと、該ロータを回転駆動するモータと、該モータを制御するためのマイクロコンピュータと、前記ロータの回転速度、運転時間、温度等の運転情報を前記マイクロコンピュータに入力するための入力部と、前記入力部による入力情報および前記マイクロコンピュータの運転情報を表示するために前記マイクロコンピュータに接続された表示部とを備えた遠心分離機において、前記マイクロコンピュータは、前記モータの運転を停止してから自然減速によって前記ロータが所定回転数から停止するまでの正常時の減速時間の下限基準時間（Ｔｍｉｎ）および上限基準時間（Ｔｍａｘ）を予め記憶する記憶部を有し、前記モータの運転を停止してから自然減速によって前記ロータが前記所定回転数から停止するまでの実測減速時間（Ｔ）を測定する測定ステップと、前記実測減速時間（Ｔ）と前記記憶部に記憶された前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）および前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）とを比較する比較ステップと、前記モータが異常か否かを表示する表示ステップとを実行し、前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）および前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）と、前記実測減速時間（Ｔ）との比較結果に従って前記モータの異常の有無を表示する。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記マイクロコンピュータは、前記比較ステップにおいて前記実測減速時間（Ｔ）が前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）より小さい時間または前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）より大きい時間を示したとき、前記表示ステップにおいて前記モータが異常に達したことを表示する。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記マイクロコンピュータは、前記比較ステップにおいて、前記実測減速時間（Ｔ）が前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）より大きい場合で、かつその時間差（Ｔ−Ｔｍｉｎ）が所定時間差より小さいと判定したとき、または前記実測減速時間（Ｔ）が前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）より小さい場合で、かつその時間差（Ｔｍａｘ−Ｔ）が所定時間差より小さいと判定したとき、前記表示ステップにおいて前記モータが異常に近づいている警告を表示する。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記記憶部は遠心分離機に適用可能な複数のロータについて前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）および上限基準時間（Ｔｍａｘ）を記憶し、前記マイクロコンピュータは、前記比較ステップにおいて、前記複数のロータの内の前記遠心分離機に装着されたロータの前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）および前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）と前記実測減速時間（Ｔ）とを比較する。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記実測減速時間（Ｔ）は、前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）および前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）の両者のうち何れか一方と比較し、前記モータの異常の有無を表示しても良い。

本発明によれば、ロータ（モータ）が所定の回転数から自然減速する際に、予め記憶した正常時の下限基準時間Ｔｍｉｎおよび上限基準時間Ｔｍａｘと、実測した減速時間Ｔとの関係からモータが異常に近づいているかを検出するモータ異常検出手段を備えた遠心分離機を提供できる。

本発明によれば、モータ軸受部が異常状態に近づいていることを事前に検出することによって、遠心分離機の異常（故障）を未然に対策できるようにし、遠心分離機のメンテナンスにより長期間の使用が可能となる。

さらに、本発明によれば、遠心分離機の部品交換を事前に手配できるので、使用不可能となるダウンタイムを短くさせた遠心分離機を提供できる。

また、本発明によれば、イナーシャ（慣性）が異なる複数のロータを使用する場合でも、個々に正常時の下限基準時間Ｔｍｉｎおよび上限基準時間Ｔｍａｘを記憶させることにより、モータ異常検出機会の頻度および検出範囲を向上させることができるので、信頼性の高い遠心分離機を提供できる。

本発明の上記および他の目的、ならびに上記および他の特徴および利点は、以下の本明細書の記述および添付図面からさらに明らかとなるであろう。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。

図１は本発明の一実施形態に係る遠心分離機の全体の構造を示す構成図（正面図）、図２は図１に示した遠心分離機のハードウェアのブロック図、図３は図１に示した遠心分離機に適用されているモータ異常検出手段の機能ブロック図、図４は図１に示した遠心分離機のモータの自然減速カーブを示す特性図、図５は図３で示した機能ブロックを図２に示したハードウェアで実行するための制御手順を示すフローチャートである。

本発明に係る遠心分離機の全体構成について、図１を参照して説明する。遠心分離機１は、上面から見た断面形状が略四角形を有する筐体（フレーム）３５を備え、筐体３５の内部には、チューブ等の試料容器２０（分離すべき試料も含む）を保持するためのアルミニウム合金またはチタン合金等から成るロータ２と、ロータ２に回転駆動力を与えるためのモータ３と、ロータ２を収納するロータ室（回転室）３８とを具備し、また、筐体３５内に形成されたロータ室３８の上部開口部（開閉部）には、ドア３７が筐体３５に回動自在に取付けられている。ロータ２の回転中には後述する制御手段８によって、ドア３７はロータ室３８を開放しないように制御される。

ロータ室３８は、例えば、ステンレス鋼材料から成るボウル（仕切り部材）３８ａによって区画され、ボウル３８ａの外周には、冷凍機３１より配管によって接続された螺旋状の冷却配管（エバポレータ）３２が配置され、さらに、その外周部には断熱部材（発泡材）を充填した円筒状のケーシング３３が設置されて、これらの仕切り部材３８ａ、エバポレータ３２、およびケーシング３３は一体に装着されている。これによって、ロータ室３８は、仕切り部材３８ａおよびドア３７によって、外気から密閉されるように構成され、ロータ室３８内に設置されるロータ２の回転時の風損による温度上昇が冷却され、遠心分離時の高速回転に伴う試料容器２０の温度上昇を一定温度以下に冷却する。

モータ３は、例えば誘導モータから構成される。このモータ３の駆動電源は、商用交流電源（例えば、１００Ｖまたは２００Ｖ、５０／６０Ｈｚ）を、インバータを介して変換した３相交流電源（例えば、３００Ｖ、５Ｈｚ〜２．６ｋＨｚ）によって駆動され、上記ロータ２に高速回転を与えることができる。このモータ３はダンパ（防振ゴム）３４を介して筐体３５に固定されている。

制御手段８は、モータ３の駆動回路（図示なし）のオン・オフ制御および回転速度制御、冷凍機３１のオン・オフ制御および温度制御、モータ３の発熱を強制空冷するためのファンモータ３０のオン・オフ制御、ドア３７のドアロック機構（図示なし）のロータ回転中におけるロック制御等を行い、さらに、後述するように、本発明に従って、モータ３の回転機構の異常検出を行う。

モータ３の回転数（回転速度）を制御するために、モータ３の底部には回転検出器４を設け、回転検出器４からの検出信号をエンコーダケーブル２８によって制御手段８にフィードバックしてモータ３の駆動回路を制御する。モータ３と制御手段８はモータケーブル２６により電気的に接続されている。ロータ室３８の温度を制御するために、ロータ室３８の底部に温度センサ３６が取付けられて、ロータケーブル２５を介して温度検出器（温度センサ）３６の検出信号を制御手段８に入力し、冷凍機ケーブル２７を介して制御手段８からの制御信号を冷凍機３１にフィードバックして冷凍機３１を制御する。ロータ２の種類に従ってロータの回転数（モータの回転数）等の運転情報を決定するために、ロータ２の種類を判別するロータ識別子２２を有するロータアダプタ２１がロータ２の底部に取付けられている。この識別子２２は、ロータアダプタ２１の底部に回転中心の円周上に沿って設けられた複数の穴を形成する間隔、すなわち１回転中の穴の有無を信号として取り出すことが可能な構造となっている。その識別子２２の穴の有無による信号を、識別子検出器２３によって、例えば１５ｂｉｔの０信号または１信号として抽出して、ロータケーブル２５を介して制御手段８に入力する。モータ３の運転に伴う発熱を強制空冷するために、モータ３の運転と同時にファンモータ３０を起動させるように、制御手段８より制御信号がファンケーブル２６ａを介してファンモータ３０に印加される。運転開始時に上記した識別信号でロータ識別を制御手段８が実行する。

一般に、オペレータは試料の入った試料容器２０を確実に遠心分離させるために、特にモータ３の減速カーブの設定には注意を払っている。この理由は、試料容器２０内の試料によっては、モータ３の回転速度の減速が急であると、試料容器２０の中で対流し分離した試料がその容器２０内で再び混ざり合うという問題が懸念されるためである。そのような問題を避けるため、オペレータはモータ３の自然減速を設定することも少なくない。

筐体３５の上面部には、ロータ２の回転速度や遠心分離を行う時間等の運転条件を示す情報（データ）を制御手段８に入力するための操作パネル（以下、「入力部」または「入力手段」と称する場合がある）６、および入力された情報の表示や運転中の情報をモニタするための表示パネル（以下、「表示部」または「表示手段」と称する場合がある）７が具備される。操作パネル６は、パネルケーブル２４を介して制御手段８に電気的接続され、制御手段８へデータの入力を行い、また表示パネル７は、制御手段８からのデータを表示する。

図２に示すように、制御手段８は、マイクロコンピュータ（以下、単に「マイコン」と称する）８からなり、上記のとおり、モータ３、ファンモータ３０、冷凍機３１、および表示部（上記表示パネル）７等を制御する。マイコン８は、モータ３の制御プログラム、表示部７の制御プログラム、メンテナンス情報等を格納するＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）８４と、ＲＯＭ８４に格納された制御プログラム等を実行する演算部８２および制御部８３から成るＣＰＵ（中央処理装置）８１と、ＣＰＵ８１の作業領域の記憶や、入力部（上記操作パネル）６から入力された遠心分離機の運転条件に関するデータ（回転数、運転時間、温度、加速勾配、減速勾配、ロータ形式、使用者等のデータ）の一時記憶を行うためにのＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）８６と、基準クロック信号発生器（図示なし）を含むタイマ８７と、オペレータ（ユーザ）の識別コード、メンテナンス担当者の認証コード、モータの使用時間および使用回転数の実績等を記憶するための消去および書換え可能なＥＥＰＲＯＭ等から構成されたＰＲＯＭ（プログラマブル・リード・オンリ・メモリ）８５と、回転検出器４、ロータ識別子検出器２３、温度検出器３６等の検出信号や、入力部６の入力データをマイコン８へ入力し、またマイコン８の制御信号等を出力するためのＩ／Ｏポート（入出力ポート）８８ａおよび８８ｂとを備え、これらのサブブロック８１〜８８は、バス（ＢＵＳ）８９によって相互に接続されている。

以上の遠心分離機１を運転する場合、オペレータは、試料容器２０を所定のロータ２にセットし、ドア３７を閉じ、入力部６からマイコン（制御手段）８へ運転条件を入力する。運転条件は、主に、遠心回転数、遠心時間、温度、加速条件、減速条件等である。また、ロータ識別子が読取れないロータ２の場合、すなわちロータアダプタ２１が無いようなロータ２の場合は、ロータ識別コードを入力部６から手入力によって設定することもできる。マイコン８は、入力部６から入力された所定の運転条件に従って、モータ３の遠心回転数、遠心時間、加速時間および減速時間等を制御し、試料容器２０の遠心分離を実行することができる。

かかる遠心分離機１の運転を繰返すことにより、モータ３の回転機構の軸や軸受等の機械要素が時間経過に伴って劣化し、ついにはモータ３が異常状態（寿命）を生じる。例えば軸受部に水、ゴミ、粉塵などが入り込んだ場合や、過負荷で使用した場合など、軸受部が損傷して円滑に回転しなくなるため回転負荷が大きくなり、フレッチングまたはクリープなどの軸受部の損傷現象を経て、結果的に回転軸がロックされるという異常が発生することがある。また、遠心分離機１のように、特に高速で回転する軸受部は、回転負荷により摩擦熱を発してグリース（潤滑剤）が蒸発することがある。そのまま長時間使用すると、軸受部のグリースが切れて潤滑不足となり、ボールベアリング内のボールが焼付くなどの軸受部の損傷を生じることもある。従って、モータ３の機械要素が最終的な異常状態または寿命に至る前に、機械要素の異常状態を検出する必要がある。

本発明に従うモータ異常検出方式は、図４に示したようなモータ３の自然減速カーブに従って得られる減速時間Ｔが、モータ３の回転軸等の機械要素における経時劣化と相関関係にあることに着目し、構成したものである。まず、図４の曲線ａおよびｂに示すように、モータ３を減速制御して所定回転数Ｎｓとした状態で、そのモータ３の制御を停止させ、制御停止から自然減速によって停止するまでの正常時の減速時間の下限基準時間（最低減速時間）Ｔｍｉｎ（曲線ａ参照）および正常時の上限基準時間（最大減速時間）Ｔｍａｘ（曲線ｂ参照）を予め記憶手段９に設定しておく。下限基準時間（最低減速時間）Ｔｍｉｎおよび上限基準時間（最大減速時間）Ｔｍａｘは、予め行う寿命試験や寿命診断のデータ等に基づいて求めておく。次に、図４の曲線ｃに示すように、モータ３について自然減速カーブに従う減速時間Ｔを実測する。実測した減速時間Ｔが、下限基準時間Ｔｍｉｎ以上で、かつ上限基準時間Ｔｍａｘ以下の範囲内にあれば、正常状態でモータ３が回転し、その範囲外であれば、異常状態（寿命）の回転であると判定できる。この理由は、実測減速時間Ｔが下限基準時間Ｔｍｉｎ以下の場合、または実測減速時間Ｔが上限基準時間Ｔｍａｘ以上の場合、モータを構成する機械要素が経時劣化によって寿命に達したものと判断できるためである。さらに、実測した減速時間Ｔが上限基準時間Ｔｍａｘを超える値でないがその上限基準時間Ｔｍａｘに近い値である場合、または下限基準時間Ｔｍｉｎより小さい値でないがその下限基準時間Ｔｍｉｎに近い場合、これらは寿命（異常状態）に近い劣化が進んでいると判断できるためである。この下限基準時間Ｔｍｉｎおよび上限基準時間Ｔｍａｘは、遠心分離に使用されるロータ２のイナーシャによって異なるので、モータ３に取付けられるロータ２の種類毎に設定される。これらのデータは、記憶手段として機能するマイコン８のＥＥＰＲＯＭ等のＰＲＯＭ８５（図２参照）に記憶される。なお、図４に示した特性図において、モータ３の減速制御運転を停止するときの所定の回転数Ｎｓは、オペレータが設定できる最低回転数でも良く、または低速域のある所定の回転数でも良い。さらに、実測減速時間Ｔ、下限基準時間Ｔｍｉｎおよび上限基準時間Ｔｍａｘは、必ずしもモータが停止するまでの時間である必要はなく、モータが自然減速となってから所定の低速回転数に減速されるまでの時間で設定しても良い。

本発明のモータ異常検出方式の機能ブロック図を図３に示す。図３を参照してモータ異常検出方式を説明する。特定されたロータ２を駆動するモータ３の回転数は、例えばエンコーダからなる回転検出器４からパルス列信号として出力され、回転数測定手段５で演算する。制御手段８によってモータ３が減速制御され、所定の回転数に減速されると、図４に示したように、モータの運転が停止され自然減速状態でモータ３が減速する。計時手段１０によって、モータ３の運転が停止されてから、自然減速によってモータ３が停止するまでの減速時間Ｔを計測し、計時手段１０に記憶する。このようにして、記憶手段９には所定のロータ２が取付けられたモータ３の正常時の下限基準時間（最低減速時間）Ｔｍｉｎが予め記憶され、計時手段１０には実測減速時間Ｔが記憶される。

次に、比較手段１１ａにより下限基準時間Ｔｍｉｎと実測減速時間Ｔの大小関係が比較され、その結果を判定手段１１ｂによって表示手段７に表示する。例えば、Ｔ≧Ｔｍｉｎであるが、その差が小さいときは表示手段７にワーニング（警告）を表示し、オペレータおよびサービスマンへモータ３が異常に近づいているという注意を促す。また、この時、モータ３が異常状態または寿命に達したときに行うべき処理を表示しても良い。判定手段１１ｂによってＴ＜Ｔｍｉｎと判定した場合、表示手段７にアラーム（異常）を表示し、モータ３の異常をオペレータおよびサービスマンに知らせる。実際の減速時間Ｔが正常時の下限基準時間Ｔｍｉｎに近い場合、どちらかと言えば、モータ３の軸受部の負荷が重い場合であり、異物が入っている可能性がある。このまま使用すると軸受が損傷する危険性がある。上記した手法により、故障に至る前にオペレータおよびサービスマンへモータ３の異常を事前に知らせることができる。

一方、実測減速時間Ｔは、記憶手段９の別領域に記憶されている上限基準時間（最大減速時間）Ｔｍａｘとも比較される。この比較は、上記下限基準時間Ｔｍｉｎの比較と同様に、比較手段１１ａおよび判定手段１１ｂによって実行される。例えば、Ｔ≦Ｔｍａｘであるが、その差が小さいときは表示部７にワーニングを表示してオペレータおよびサービスマンへ異常に近づいているという注意を促し、Ｔ＞Ｔｍａｘの場合、表示部７にアラームを表示し、モータ異常をオペレータおよびサービスマンに知らせる。この場合、軸受部の抵抗が少なく良好な状態と思えるが、グリースの量が少なくなり、粘性負荷が減少し、減速時間が延びているためである。このまま使用すると、軸受部のグリースがやがて切れて潤滑不足になる危険性が高い。このアラーム表示によりサービスマンが軸受部へグリースを注油することにより、遠心分離機１は再び長期間の使用が可能となる。

ロータ２には様々な種類があり、その温度制御パラメータ、イナーシャなども個々に異なる。ロータ２は上記した手法で、ロータ２の識別ができるようになっている。また、ロータアダプタ２１がないロータ２の場合、オペレータがロータ識別コードを入力手段６によって入力できるようになっている。ロータ識別コード毎に、温度制御パラメータ、イナーシャなどの情報と共に、正常時の下限基準時間（最低減速時間）Ｔｍｉｎおよび正常時の上限基準時間（最大減速時間）Ｔｍａｘを記憶手段９（図２に示したマイコン８のＰＲＯＭ８５）に記憶させることにより、使用するロータ２に限定されることなく、上記した手法でモータ３の異常検出が可能となる。

上記本発明によれば、ロータ２が所定の回転数から自然減速する実際の減速時間Ｔと、予め記憶させた正常時の下限基準時間Ｔｍｉｎまたは正常時の上限基準時間Ｔｍａｘと比較判断するモータ異常検出手段１１を設け、表示手段７からモータ３の異常状態を表示させるようにしたので、モータ３の異常事態を事前に確認でき、故障を未然に防止することができる。また、部品交換の際は事前に部品手配できるので、使用不可能となるダウンタイムを短くさせることができ、さらにサービスマンのメンテナンスにより長期間使用を可能とした遠心分離機１を提供できる。また、イナーシャが異なる複数のロータ２をモータ３で駆動する場合でも、個々に正常時の下限基準時間Ｔｍｉｎおよび正常時の上限基準時間Ｔｍａｘを記憶させるようにしたので、モータ３の異常検出の検出頻度および検出範囲を向上させ、信頼性の高い遠心分離機１を提供できる。

図３に示したモータ異常検出方式の記憶手段９、回転数測定手段５、計時手段１０、および異常検出手段１１（比較手段１１ａおよび判定手段１１ｂを含む）は、本発明の実施形態に従えば、図２に示した遠心分離機１の制御手段であるマイコン８によって実行するソフトウェアによる機能である。すなわち、上記記憶手段９はマイコン８のＰＲＯＭ８５によって構成され、回転数測定手段５、計時手段１０、比較手段１１ａ、および判定手段１１ｂは、ＣＰＵ８１、ＲＯＭ８５、ＲＡＭ８６、およびタイマ８７によって実行される。
図５は、図２に示したマイコン８を制御手段として使用するモータ異常検出方式を実行するフローチャートを示す。以下、図５を参照してモータの異常検出手順について説明する。

記憶手段９として使用されたＰＲＯＭ８５に遠心分離機１の製品出荷時に予め記憶された正常時の下限基準時間Ｔｍｉｎおよび上限基準時間ＴｍａｘをＲＡＭ８６に読み出し（ステップ１０１）、回転検出器４の検出信号に基づいて、実際の減速時間ＴをＣＰＵ８１およびタイマ８７等によって測定し、ＲＡＭ８６に一時記憶する（ステップ１０２）。

次に、ＣＰＵ８１によって、実測減速時間Ｔと下限基準時間Ｔｍｉｎとの時間差Ｔ−Ｔｍｉｎを算出し、かつその時間差が特定の範囲内（所定時間差内）にあるか否か、すなわち「小」か否かを判定する（ステップ１０３）。ステップ１０３において、時間差（Ｔ−Ｔｍｉｎ）の判定結果が「正」で、かつ所定時間差内の「小」の範囲であれば（ＹＥＳの場合）、表示部７にワーニング（警告）を表示する（ステップ１０４）。時間差（Ｔ−Ｔｍｉｎ）の所定時間差の範囲は、例えば下限基準時間Ｔｍｉｎが３００秒、上限基準時間Ｔｍａｘが６００秒である場合、Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ＝３００秒となるので、Ｔｍｉｎに近い所定時間差の範囲をＴｍａｘ−Ｔｍｉｎ＝３００秒の１０％とすると、３００×０．１＝３０秒となる。すなわち、一例として、実測減速時間Ｔが下限基準時間Ｔｍｉｎより大きい値を示すが、所定時間差３０秒内にあるとき、「小」と判断し、ワーニング（警告）を表示部７に表示する。このワーニング状態となる原因としては、モータ３の軸受部に、異物が侵入したり、錆（フレッチング）が発生している可能性がある。

ステップ１０３で、時間差（Ｔ−Ｔｍｉｎ）が所定時間差より大きい場合（ＮＯの場合）、Ｔ≧Ｔｍｉｎか否か判断され、否と判断され、モータ３が異常状態または寿命であると判断されると、表示部６にアラーム（異常）が表示される（ステップ１０６）。

ステップ１０５でＴ≧Ｔｍｉｎと判断されると、ＣＰＵ８１によって、上限基準時間Ｔｍａｘと実測減速時間Ｔとの時間差（Ｔｍａｘ−Ｔ）を算出し、かつその時間差が特定の範囲内（所定時間差内）である「小」の範囲であるか否かを判定する（ステップ１０７）。ステップ１０３と同様な実行により、時間差（Ｔｍａｘ−Ｔ）が所定時間差の範囲内の「小」である場合（ＹＥＳの場合）、ワーニングを表示する。このワーニングが発生する一原因としては、軸受部のグリースの量が少なくなっている可能性がある。時間差（Ｔｍａｘ−Ｔ）における所定時間差の規定例は、上記ステップ１０３における時間差（Ｔ−Ｔｍｉｎ）の所定時間差と同様に、Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ＝３００秒の１０％とすると、所定時間差は３００×０．１＝３０秒となる。すなわち、一例として、実測減速時間Ｔが上限基準時間Ｔｍａｘより小さい値を示すが、所定時間差３０秒内にあるとき、「小」と判断し、ワーニング（警告）を表示部７に表示する。

ステップ１０７で、時間差（Ｔｍａｘ−Ｔ）が所定の値より大きい場合（ＮＯの場合）、Ｔ≦Ｔｍａｘか否かが判断され（ステップ１０８）、その関係がＮＯと判断されれば、ステップ１０６によってアラーム表示される。またＹＥＳと判断されれば、モータ３には異常がなく正常であることを表示部７で表示する（ステップ１０９）。

以上のモータ異常検出手順により、実測減速時間Ｔを、下限基準時間Ｔｍｉｎおよび上限基準時間Ｔｍａｘと比較することにより、正常状態にあるか、またはワーニング状態もしくはアラーム状態にあるかを検出することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

本発明の一実施形態に係る遠心分離機の全体の構成図（正面図）。図１に示した遠心分離機のハードウェアのブロック図。図１に示した遠心分離機のモータ異常検出方式の機能ブロック図。図１に示した遠心分離機のモータの自然減速カーブを示す特性図。図１に示した遠心分離機のモータ異常検出方式における制御手順のフローチャート。

符号の説明

１：遠心分離機２：ロータ３：モータ４：回転検出器
５：回転数測定手段６：操作パネル（入力部または入力手段）
７：表示パネル（表示部または表示手段）８：制御手段（マイコン）
８１：ＣＰＵ８２：ＣＰＵ演算部８３：ＣＰＵ制御部
８４：ＲＯＭ８５：ＰＲＯＭ８６：ＲＡＭ８７：タイマ
８８ａ、８８ｂ：Ｉ／Ｏポート８９：バス９：記憶手段
１０：計時手段１１：モータ異常検出手段１１ａ：比較手段
１１ｂ：判定手段２０：試料容器（試料を含む）２１：ロータアダプタ
２２：識別子２３：識別子検出器２４：パネルケーブル
２５：ロータケーブル２６：モータケーブル２６ａ：ファンケーブル
２７：冷凍機ケーブル２８：エンコーダケーブル３０：ファンモータ
３１：冷凍機３２：冷却配管（エバポレータ）３３：断熱部材のケーシング
３４：ダンパ（防振ゴム）３５：筐体（フレーム）３６：温度検出器
３７：ドア３８：ロータ室３８ａ：ボウル
Ｔｍｉｎ：正常時の最低減速時間（下限基準時間）
Ｔｍａｘ：正常時の最大減速時間（上限基準時間）Ｔ：実測減速時間

Claims

試料が入った容器を収容するロータと、該ロータを回転駆動するモータと、該モータの回転を検出する回転検出器と、該回転検出器から出力される信号により前記モータの回転数を測定する回転数測定手段と、前記ロータの加速および減速条件を含む運転条件を設定できる入力手段と、運転情報を表示する表示手段と、前記入力手段および前記表示手段を制御し、かつ前記回転数測定手段の情報に基づいて前記モータを制御する制御手段とを備えた遠心分離機において、
前記モータの運転を停止してから自然減速によって前記ロータが所定回転数から停止するまでの正常時の減速時間の下限基準時間（Ｔｍｉｎ）を予め記憶する記憶手段と、前記モータの運転を停止してから自然減速によって前記ロータが前記所定回転数から停止するまでの実測減速時間（Ｔ）を測定する計時手段と、前記記憶手段に記憶された下限基準時間（Ｔｍｉｎ）と前記計時手段によって測定された実測減速時間（Ｔ）とを比較し、異常か否かを判定する異常検出手段とを前記制御手段に設け、前記異常検出手段は、前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）と前記実測減速時間（Ｔ）との比較結果に従って前記モータの異常の有無を表示することを特徴とする遠心分離機。
前記異常検出手段は、前記実測減速時間（Ｔ）が前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）より小さい時間を示したとき、前記モータが異常に達したことを表示することを特徴とする請求項１に記載された遠心分離機。
前記異常検出手段は、前記実測減速時間（Ｔ）が前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）より大きい場合で、かつその時間差（Ｔ−Ｔｍｉｎ）が所定時間差より小さいと判定したとき、前記モータが異常に近づいている警告を表示することを特徴とする請求項１に記載された遠心分離機。
前記記憶手段は遠心分離機に適用可能な複数のロータの前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）を記憶し、前記異常検出手段は前記複数のロータの内の前記遠心分離機に装着されたロータの前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）と前記実測減速時間（Ｔ）とを比較することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載された遠心分離機。
試料が入った容器を収容するロータと、該ロータを回転駆動するモータと、該モータの回転を検出する回転検出器と、該回転検出器から出力される信号により前記モータの回転数を測定する回転数測定手段と、前記ロータの加速および減速条件を含む運転条件を設定できる入力手段と、運転情報を表示する表示手段と、前記入力手段および前記表示手段を制御し、かつ前記回転数測定手段の情報に基づいて前記モータを制御する制御手段とを備えた遠心分離機において、
前記モータの運転を停止してから自然減速によって前記ロータが所定回転数から停止するまでの正常時の減速時間の上限基準時間（Ｔｍａｘ）を予め記憶する記憶手段と、前記モータの運転を停止してから自然減速によって前記ロータが前記所定回転数から停止するまでの実測減速時間（Ｔ）を測定する計時手段と、前記記憶手段に記憶された前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）と前記計時手段によって測定された実測減速時間（Ｔ）とを比較し、異常か否かを判定する異常検出手段とを前記制御手段に設け、前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）と前記実測減速時間（Ｔ）との比較結果に従って前記モータの異常の有無を表示することを特徴とする遠心分離機。
前記異常検出手段は、前記実測減速時間（Ｔ）が前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）より大きい時間を示したとき、前記モータが異常に達したことを表示することを特徴とする請求項５に記載された遠心分離機。
前記異常検出手段は、前記実測減速時間（Ｔ）が前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）より小さい場合で、かつその時間差（Ｔｍａｘ−Ｔ）が所定時間差より小さいと判定したとき、前記モータが異常に近づいている警告を表示することを特徴とする請求項５に記載された遠心分離機。
前記記憶手段は遠心分離機に適用可能な複数のロータの前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）を記憶し、前記異常検出手段は前記複数のロータの内の前記遠心分離機に装着されたロータの前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）と前記実測減速時間（Ｔ）とを比較することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか一つに記載された遠心分離機。
試料が入った容器を収容するロータと、該ロータを回転駆動するモータと、該モータの回転を検出する回転検出器と、該回転検出器から出力される信号により前記モータの回転数を測定する回転数測定手段と、前記ロータの加速および減速条件を含む運転条件を設定できる入力手段と、運転情報を表示する表示手段と、前記入力手段および前記表示手段を制御し、かつ前記回転数測定手段の情報に基づいて前記モータを制御する制御手段とを備えた遠心分離機において、
前記モータの運転を停止してから自然減速によって前記ロータが所定回転数から停止するまでの正常時の減速時間の下限基準時間（Ｔｍｉｎ）および上限基準時間（Ｔｍａｘ）を予め記憶する記憶手段と、前記モータの運転を停止してから自然減速によって前記ロータが前記所定回転数から停止するまでの実測減速時間（Ｔ）を測定する計時手段と、前記記憶手段に記憶された下限基準時間（Ｔｍｉｎ）および上限基準時間（Ｔｍａｘ）と前記計時手段によって測定された実測減速時間（Ｔ）とを比較し、異常か否かを判定する異常検出手段とを前記制御手段に設け、前記異常検出手段は、前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）および前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）と、前記実測減速時間（Ｔ）との比較結果に従って前記モータの異常の有無を表示することを特徴とする遠心分離機。
前記異常検出手段は、前記実測減速時間（Ｔ）が前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）より小さい時間または前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）より大きい時間を示したとき、前記モータが異常に達したことを表示することを特徴とする請求項９に記載された遠心分離機。
前記異常検出手段は、前記実測減速時間（Ｔ）が前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）より大きい場合で、かつその時間差（Ｔ−Ｔｍｉｎ）が所定時間差より小さいと判定したとき、または前記実測減速時間（Ｔ）が前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）より小さい場合で、かつその時間差（Ｔｍａｘ−Ｔ）が所定時間差より小さいと判定したとき、前記モータが異常に近づいている警告を表示することを特徴とする請求項９に記載された遠心分離機。
前記記憶手段は遠心分離機に適用可能な複数のロータについて前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）および上限基準時間（Ｔｍａｘ）を記憶し、前記異常検出手段は、前記複数のロータの内の前記遠心分離機に装着されたロータの前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）および前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）と前記実測減速時間（Ｔ）とを比較することを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれか一つに記載された遠心分離機。
試料が入った容器を収容するロータと、該ロータを回転駆動するモータと、該モータを制御するためのマイクロコンピュータと、前記ロータの回転速度、運転時間、温度等の運転情報を前記マイクロコンピュータに入力するための入力部と、前記入力部による入力情報および前記マイクロコンピュータの運転情報を表示するために前記マイクロコンピュータに接続された表示部とを備えた遠心分離機において、
前記マイクロコンピュータは、前記モータの運転を停止してから自然減速によって前記ロータが所定回転数から停止するまでの正常時の減速時間の下限基準時間（Ｔｍｉｎ）および上限基準時間（Ｔｍａｘ）を予め記憶する記憶部を有し、前記モータの運転を停止してから自然減速によって前記ロータが前記所定回転数から停止するまでの実測減速時間（Ｔ）を測定する測定ステップと、前記実測減速時間（Ｔ）と前記記憶部に記憶された前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）および前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）とを比較する比較ステップと、前記モータが異常か否かを表示する表示ステップとを実行し、前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）および前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）と、前記実測減速時間（Ｔ）との比較結果に従って前記モータの異常の有無を表示することを特徴とする遠心分離機。
前記マイクロコンピュータは、前記比較ステップにおいて前記実測減速時間（Ｔ）が前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）より小さい時間または前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）より大きい時間を示したとき、前記表示ステップにおいて前記モータが異常に達したことを表示することを特徴とする請求項１３に記載された遠心分離機。
前記マイクロコンピュータは、前記比較ステップにおいて、前記実測減速時間（Ｔ）が前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）より大きい場合で、かつその時間差（Ｔ−Ｔｍｉｎ）が所定時間差より小さいと判定したとき、または前記実測減速時間（Ｔ）が前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）より小さい場合で、かつその時間差（Ｔｍａｘ−Ｔ）が所定時間差より小さいと判定したとき、前記表示ステップにおいて前記モータが異常に近づいている警告を表示することを特徴とする請求項１３に記載された遠心分離機。
前記記憶部は遠心分離機に適用可能な複数のロータについて前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）および上限基準時間（Ｔｍａｘ）を記憶し、前記マイクロコンピュータは、前記比較ステップにおいて、前記複数のロータの内の前記遠心分離機に装着されたロータの前記下限基準時間（Ｔｍｉｎ）および前記上限基準時間（Ｔｍａｘ）と前記実測減速時間（Ｔ）とを比較することを特徴とする請求項１３または請求項１５のいずれか一つに記載された遠心分離機。