JP2009268971A - 遠心分離機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、ロータの種類（ＩＤ）および最高許容回転速度を識別し、かつ従来のロータまたは遠心機に対して両立性のある新規なロータおよび遠心分離機を提供することにある。
【解決手段】
複数の識別子（マグネット）５ａ、５ｂおよび５ｃは、互いに磁極が異なる第１および第２の信号をそれぞれ出力することが可能なＳ極マグネット５ａ、５ｂとＮ極マグネット５ｃからなり、第１および第２の識別子５ａおよび５ｂは、第１の角度θｓｐｄをなすように互いに離間して配置され、第３の識別子５ｃは、前記第１の識別子５ａまたは第２の識別子５ｂ対して第２の角度θｉｄをなすように配置される。第１の角度θｓｐｄはロータの最高許容回転速度を割り付け、第２の角度θｉｄはロータの種類を割り付ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、装着されるロータの種類およびその最高許容回転速度を識別することが可能な遠心分離機に関し、特に、ロータの種類および最高許容回転速度を識別するためにロータに設ける識別子配置パターン、および該識別子配置パターンよりロータの種類および最高許容回転速度を識別するための遠心分離機に関する。

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できるものがあり、それらのロータには、遠心荷重による破壊防止のために固有の最高許容回転速度がそれぞれ定められている。したがって、その値を超えて運転しないようにロータ固有の最高許容回転速度を識別する必要がある。

また、ロータの種類（ＩＤ）によってロータの種類を特定できることにより、例えば、予めロータの種類ごとに異なる試料の回転半径を遠心分離機のコントローラに登録しておけば、コントローラが、遠心分離される試料に加わる遠心加速度を自動的に算出したり、またはロータの形状ごとに異なる温度制御等に運転に必要な定数を自動的に算出できる利点を得ることができる。

従来、ロータの識別法として、特許文献１に開示されているように、ロータの種類毎に所定の角度を予め遠心分離機のコントローラに記憶させておき、個々のロータについて回転軸を中心とする円周上に配置した２個のマグネット（識別子）の中心角を磁気センサで検知することにより、そのロータの最高許容回転速度を識別していた。

また、特許文献２に開示されているように、ロータの回転軸を中心とした同一円周上の等間隔の格子点上にマグネットを配置するとともに、該マグネットの有無を検知する磁気センサを上記マグネットに対抗して等間隔以下の間隔をもって遠心機本体に多数配置することにより、上記マグネットの配置パターンをコード化してロータのＩＤとして割り付けしていた。

一方、特許文献３には、上記特許文献２に記載された識別技術と同様な方法が開示されている。この識別技術では、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うち、一つのマグネットの極性を異ならせるとともに、マグネットの極性を判別する磁気センサの配置間隔をマグネットと同間隔で配置していた。

さらに、特許文献４に開示されているように、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種類や回転速度等を検出する方法がある。また、特許文献５に記載されているように、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ロータの製造年、最高回転速度、ＩＤ等を検出する方法がある。さらに、特許文献６に開示されているように、同一円周上の２個のマグネットによって最高許容回転速度を識別し、他の１個以上のマグネットによってロータのＩＤを識別する方法が知られている。さらにまた、特許文献７には、ロータの異なる回転円周上に、２組の識別子郡を設けて複数の最高許容回転速度を識別する技術が開示されている。

実公平３−３４２７９号公報 特許第２５１４５５４号公報 特許第２７１１５１３号公報 特公平６−４１９５６号公報 特公昭６３−３３９１１号公報 特許第３９５１５８２号公報 実用新案第２５５００９７号公報

上記した従来の識別技術の中で、本件出願人は、上記特許文献１に開示されたロータの最高許容回転速度を所定の角度で配置された２個のマグネットによって割り付ける識別技術を採用した第１の遠心分離機を製品化している。図１９は、ロータ２０の底部２０ｂの同一円周上に沿って２個のマグネット５０ａおよび５０ｂを埋め込み、底部２０ｂの主面側に露出するマグネット５０の極性を同極（例えば、Ｓ極）に規定し、同極の２個のマグネット５０ａおよび５０ｂ間の角度θｓｐｄを最高許容回転速度として割り当てた従来の識別配置パターンを示す。この識別配置パターンによれば、遠心分離機にセットされたロータ２０が所定の低速回転速度で回転している間に、マグネット５０に対向するＳ極磁気センサによって、図２０（ａ）および（ｂ）に示すように、マグネット５０のＳ極磁束密度の変化をＳ極検出信号（パルス信号）として検出し、検出信号の周期Ｔｓｐｄによって最高許容回転速度を判別することができる。この識別技術では、遠心分離機が運転可能な全ての回転速度を２個のマグネット角度に割り付けておけば、後から開発されて製品化される全てのロータについて最高許容回転速度を識別でき、個々のロータに必要なマグネットの使用数および遠心分離機本体に設けられる磁気センサを比較的少なくできる点で有利である。しかしながら、異なる種類のロータに対して最高許容回転速度が等しい場合、そのロータの種類（ＩＤ）を識別することができないという欠点がある。

この欠点を補うために、本件出願人は、上記特許文献６に開示されるような識別技術を採用した第２の遠心分離機を製品化した。この識別技術によれば、マグネットの使用個数が３個以上の多数個に増え、多数個のマグネットを有するロータを識別する場合、特許文献１に開示されたような、上記第１の遠心分離機に使用すると、最高許容回転速度を識別すべき２個のマグネットの配置を特定することができず、所定の最高許容回転速度を考慮した正常な運転が不可能となる。また、従来の上記第１の遠心分離機では、上述した２個のマグネットによってロータの回転速度の検出機能を兼ねている場合もあり、マグネットを３個以上に配置したときには、正確な実回転速度を検出できなくなるという問題もある。

同様な理由により、上記特許文献２乃至特許文献５に開示された従来の識別技術を、上記特許文献１に基づく従来の第１の遠心分離機で運転可能なロータに実現することは困難である。また、上記特許文献７に開示された技術は、１つのロータに対して配置系列の異なった２組のマグネット配列によって複数のロータの最高許容回転速度を識別するものである。このために、上記特許文献７に開示された技術では、互いに配置系列の異なる第１のマグネット（識別子）組に第２のマグネット組を追加して、第１および第２のマグネット組の相対位置関係に関係なく、それぞれのマグネット組において最高許容回転速度を割り当てる技術である。かかるロータの最高許容回転速度の識別技術は、本件出願人の従来の遠心分離機の識別技術として両立性のある技術ではない。

従って、本発明の一つの目的は、ロータの識別子の使用数を最小限に抑えてロータの種類（ＩＤ）および最高許容回転速度を識別するためのロータの識別子配置パターンおよびそのロータを装着するための新規な遠心分離機を提供することにある。

本発明の他の目的は、ロータの種類および最高許容回転速度を識別するための識別子パターンを有するロータにおいて、少なくともロータの最高許容回転速度の識別は、従来の遠心分離機によっても識別できる、従来技術と両立性のあるロータの識別技術を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、最高許容回転速度がロータの回転軸に対して所定の中心角度によって割り付けられた２個のマグネットを有する従来のロータと、さらにロータの種類を識別するＩＤ用マグネットも含む新規なロータとの双方を運転可能とする遠心分離機を提供することにある。

上記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、モータと、前記モータによって回転されるロータと、前記ロータを識別するために該ロータに設けられた複数の識別子と、前記複数の識別子から出力される信号を検出する検出センサと、前記検出センサによる検出信号に基づいて前記ロータの種類および最高許容回転速度を識別するための制御装置と、を具備する遠心分離機において、前記複数の識別子のうち、第１および第２の識別子は、前記ロータの回転軸を中心軸とする該ロータの同一円周上に所定の第１の角度をなすように互いに離間して配置され、前記複数の識別子のうち、第３の識別子は、前記第１または前記第２の識別子に対して所定の第２の角度をなすように、前記第１および前記第２の識別子が配置された同一円周上に配置され、前記第３の識別子は、前記第１および第２の識別子と特性が異なる信号を出力することが可能な素子から構成され、前記制御装置は、前記第１の角度から前記ロータの最高許容回転速度を識別し、前記第２の角度から前記ロータの種類を識別するように構成される。

本発明の他の特徴によれば、前記検出センサは、前記第１および第２の識別子、ならびに第３の識別子の出力信号を識別できる１個の識別子検出器で構成される。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記複数の識別子は、前記ロータの底面の同一円周上に配置された複数のマグネットによって構成され、前記第１および第２の識別子は、前記検出センサに対向する側の前記マグネットの極性がＮ極またはＳ極になるように構成され、前記第３の識別子は、前記検出センサに対向する側の前記マグネットの極性が前記第１および第２の識別子と逆極性となるように構成される。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記制御装置は、前記第１および第２の識別子の出力信号を前記検出センサによって検出することにより、前記ロータの運転時の回転速度を計測するように構成される。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記複数の識別子のうち、第４の識別子は、前記第３の識別子に対して所定の第３の角度をなすように、前記第１および前記第２の識別子が配置された同一円周上に配置された前記第２種の素子によって構成され、前記第３の角度から前記ロータの種類を識別する。

本発明のさらに他の特徴によれば、モータと、前記モータによって回転されるロータと、前記ロータを識別するために該ロータに設けられた複数の識別子と、前記複数の識別子から出力される信号を検出する検出センサと、前記検出センサによる検出信号に基づいて前記ロータの種類および最高許容回転速度を識別するための制御装置と、を具備する遠心分離機において、前記複数の識別子のうち、第１および第２の識別子は、前記ロータの回転軸を中心軸とする該ロータの第１の円周上に所定の第１の角度をなすように互いに離間して配置され、前記複数の識別子のうち、第３の識別子は、前記ロータの前記第１の円周上とは異なる第２の円周上に、前記第１または前記第２の識別子に対して所定の第２の角度をなすように配置され、前記制御装置は、前記第１の角度から前記ロータの最高許容回転速度を識別し、前記第２の角度から前記ロータの種類を識別するように構成される。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記複数の識別子は、前記ロータの前記第１の円周上および前記第２の円周上に配置された複数のマグネットによって構成され、前記検出センサに対向する側の前記マグネットの極性は、Ｎ極またはＳ極の同一極でそれぞれ構成される。

本発明のさらに他の特徴によれば、前記制御装置は、前記第１の円周上に配置された前記第１および第２の識別子を構成する二つのマグネットから前記検出センサによって検出した信号に基づいて前記ロータの運転時の回転速度を計測する。

上記本発明によれば、ロータの同一円周上に配置される２個のマグネット（識別子）がなす角度（中心角）によって最高許容回転速度を割り付け、また、前記同一円周上に配置した極性の異なる１個以上のマグネット（識別子）または第２の円周上に配置した１個以上のマグネット（識別子）によってロータの種類（ＩＤ）を割り付けるロータ識別技術を採用するので、最高許容回転速度のみを識別子に割り付けた従来のロータと、ＩＤ識別子も有する新規なロータとの双方を運転可能とする遠心分離機を提供することができる。

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効果は、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にされるであろう。

以下、本発明の実施形態に係る遠心分離機について図面を参照して説明する。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場合がある。

図１は、本発明の実施形態に係る遠心分離機の全体の構造を示す構成図、図２は図１に示した遠心分離機の機能ブロック図、図３はロータの底部に形成された識別子配置パターンを表す底面図、図５はロータの識別子と対向してロータの底部に近接する固定部に設けられた磁気センサの配置図をそれぞれ示す。

図１に示すように、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）６を有し、筐体６内に収容され、ボウル３ａおよびドア３ｂによって区画されたロータ室３を有する。ロータ室３には、チューブ等の試料容器（図示なし）を保持するための保持部２ａが形成されたチタン合金またはアルミニウム合金等から成るロータ（回転体）２が配設されている。ロータ２は、駆動モータ８の回転出力軸７に着脱自在に装着され、ロータ室３の下方に設けられたモータ８によって回転駆動されて、試料の遠心分離を行う。

ドア３ｂは、ロータ室３を開放または閉塞するように、上下方向または水平方向に開閉自在に配設され、ロータ２の運転中、ロータ室３の上方部を閉塞して不用意に開放されないようにドアロック機構（図示なし）によってロックされる。駆動モータ８は、例えば誘導モータから構成され、ロータ２を、制御装置（コントローラ）１０によって低速回転または高速回転で駆動することができる。モータ８によって回転駆動されるロータ２の回転速度は、モータ８の底部に近接して設けられた回転センサ９によって検出される。パネル操作部１２は、ロータ２の設定回転数、設定運転時間および設定温度等の運転条件を入力するための入力部１２ａと、それらの設定運転条件またはロータ２の現在の運転状態を表示するための表示部１２ｂとを具備する。

ロータ２の底部２ｂには、ロータの種類およびロータの最高許容回転速度等を識別するための識別子５が設けられている。後述するように、本実施形態によれば、識別子５は複数のマグネットより構成され、そのＮ極またはＳ極の磁極がロータ２の底部２ｂと同一平面内にあるように埋め込まれている。複数のマグネット５は、図３および図４に示されるように、ロータ２の回転軸に対する円周上に沿って配置される。なお、図３および図４において、実線５ｎは、マグネット５のＮ極側を便宜的に示したものである。一方、ロータ２の底部２ｂと対向する固定部１４には、マグネット５と対向してマグネット５からの磁束を検出するための磁気センサ（検出センサ）４が設置される。この磁気センサ４の配置例を図５に示す。この磁気センサ４は、例えば、ホール効果ＩＣから構成され、１個のセンサ４により、Ｓ極およびＮ極の磁極を弁別することができる。

制御装置１０は、ロータ２（モータ８）の回転制御を実行するために設けられる。また、本発明に従ってロータ２の底部２ｂに設けられたマグネット５の配置パターンを磁気センサ４によって検出し、ロータ２の種類（ＩＤ）および最高許容回転速度を識別する機能を有する。制御装置１０の機能ブロックは、図２に示される。

図２に示されるように、制御装置１０は、ＣＰＵ（中央演算装置）１１ｃと、ＲＯＭ（不揮発メモリ）１１ｂと、ＲＡＭ（揮発メモリ）１１ａと、を具備するマイコン１１を含み、さらに、モータ８の回転速度を制御するためのモータ制御回路１３を具備する。ＲＯＭ１１ｂは、モータ８（ロータ２）の予め定められた手順に従って処理を実行するための遠心分離機１の制御プログラムを格納している。ＲＡＭ１１ａは、ＣＰＵ １１ｃによって演算処理するためのデータ等を一時記憶するために設けられている。また、運転回数、運転回転時間等の運転実績データを一時的に記憶するためのメモリとしても機能する。ＣＰＵ１１ｃは、ＲＯＭ１１ｂに書き込まれたプログラム内容に基づき演算処理を行うために設けられている。

制御装置１０において、マイコン１１は、ＲＯＭ１１ｂに格納された遠心分離機１の制御プログラムに基づいて駆動モータ８（ロータ２）およびパネル表示部１２ｂ等その他の装置を駆動し、運転前に使用者がパネル操作部１２から入力した運転データをＲＡＭ１１ａに格納し、またはＲＡＭ１１ａから読み出して遠心分離機１の運転条件（例えば、運転回転数、運転時間、加速時間、減速時間、ロータの最高回転速度など）を決定し、モータ制御回路１３を用いてモータ８等を制御する。

この遠心分離機１の制御において、マイコン１１は、ロータ２の低速回転時において、識別子である複数のマグネット５の配列パターンを磁気センサ４によってロータ信号（ロータの種類、ロータの許容回転速度）として検出し、その検出信号に基づいてロータ２のＩＤおよび最高許容回転速度を識別する。また、回転センサ９によってモータ８の回転速度信号を受信してロータ２の回転速度を確認する。

もし、運転前に使用者が、使用しようとしているロータ２の最高許容回転速度より大きい回転速度をパネル操作部１２の入力部１２ａから誤って入力し、運転を開始した場合、マイコン１１は、ロータ２が低速回転時に磁気センサ４によって検出した最高許容回転速度よりも設定回転速度が大きいことを判定し、パネル表示部１２ｂに回転速度の設定エラーを表示してロータ２の運転を停止させる。この場合、使用者は、設定回転速度を正しく再入力して再運転する。もし、設定回転速度が正しくロータ２の装着が不適切であった場合、所望する回転速度で回転可能な本来のロータ２に交換し、再運転する。これによって、回転速度の設定ミスによる破壊事故を防止し、また初期のロータに収納した遠心分離試料の無駄な損失を防止することができる。

さらに、本発明に係る遠心分離機１によって運転可能なロータについて、ＲＡＭ１１ａまたはＲＯＭ１１ｂにロータの種類毎の回転半径、最高回転速度に関するデータを格納しておけば、マイコン１１は、磁気センサ４の出力から識別したロータ２のＩＤの回転半径および回転速度により遠心加速度（重力加速度）ｇを算出し、パネル表示部１２ｂに表示することができる。回転速度からの遠心加速度ｇの算出とは逆に、使用者が遠心分離機に遠心加速度ｇを入力し、マイコン１１はロータの回転速度を算出し、その算出した回転速度が最高許容回転速度以下であれば、装着したロータ２を算出した回転速度で運転することもできる。

［識別子配置パターンに係る第１の実施形態］
図３は、ロータ２の底部２ｂに配列された、マグネット（識別子）５の識別子配置パターンに係る第１の実施形態を示す。本発明に従って、ロータ２の底部２ｂにおいて、回転軸を中心とした同一円周上に同種類の磁極（例えば、Ｓ極）を有する２個のマグネット５ａおよび５ｂと、異種類の磁極（例えば、Ｎ極）を有する少なくとも１個のマグネット５ｃが配置されている。２個のＳ極のマグネット５ａおよび５ｂは、互いに所定の角度（中心角）θｓｐｄによって離間されて配置され、その角度θｓｐｄによって、最高許容回転速度を識別する。一方、１個のＮ極のマグネット５ｃは、Ｓ極のマグネット５ｂから所定の角度θｉｄによって離間されており、その角度θｉｄでロータのＩＤ（種類）を識別する。なお、ロータのＩＤは、Ｎ極マグネット５ｃとＳ極マグネット５ａの角度（θｉｄ）で識別してもよい。なお、図３において、説明の便宜上、ロータ底部２ｂの表面に位置するマグネット５の磁極がＳ極である場合をクロス記号で表示している。このクロス表示によるマグネット５の埋め込み断面は、図４の（ａ）に示すとおりである。逆に、ロータ底部２ｂの表面に位置する磁極がＮ極である場合をドット記号で表示している。ドット表示によるマグネットの埋め込み断面は、図４の（ｂ）に示すとおりである。

ここで、一対のＳ極マグネット５ａおよび５ｂがなす角度θｓｐｄは、上記特許文献１に開示された従来の識別技術と同様に、従来の遠心分離機の磁気センサ（例えば、Ｓ極のみ検出する）によって最高許容回転速度として識別できる所定の角度に配置される。一方、Ｎ極の１個のマグネット５ｃは、マグネット５ａ、５ｂとは逆向きに磁極が取り付けられ、上記Ｓ極マグネット５ａまたは５ｂに対して所定の角度θｉｄをなしている。これによって、一対の同極マグネット５ａと５ｂがなす角度θｓｐｄには、ロータの最高許容回転速度を割り付け、またマグネット５ｃがマグネット５ｂとなす角度θｉｄには、ロータのＩＤを割り付ける。マグネット５の磁束の方向と磁束密度は磁気センサ４によって電気信号として検出し、マイコン１１に入力する。マイコン１１は、その電気信号に基づいて信号処理することによって、角度θｓｐｄからロータ２の最高許容回転速度を識別し、角度θｉｄからロータ２のＩＤを識別する。

磁気センサ４は、本実施形態では、図５に示すように、ロータ２の底部２ｂに１個の両極検出磁気センサ４ａから構成され、上記マグネット５ａ、５ｂ、５ｃが配列された円周に対向するように固定部１４に取り付けられている。

図６は、両極検出磁気センサ４ａを用いて、ロータ２が１回転した時に、回転中に磁気センサ４から検出できる信号波形を示すものである。図６の（ａ）に示す磁束密度は、マグネット５のＳ極マグネット５ａおよび５ｂが磁気センサ４に接近した図４（ａ）の状態では正の値、逆にＮ極マグネット５ｃが接近した図４（ｂ）の状態では負の値となる。両極検出磁気センサ４ａ（図５参照）は、Ｓ極が接近したときにＳ極検出信号を出力し、Ｎ極が接近したときにＮ極検出信号を出力する弁別機能を有している。マイコン１１は、図６に示すように、ロータ２の１回転の周期Ｔにおいて、Ｓ極検出信号の周期Ｔｓｐｄから、マグネット５ａと５ｂ間の角度θｓｐｄを算出する。一方、マグネット５ｂによるＳ極検出信号とマグネット５ｃによるＮ極検出信号間の周期（時間）Ｔｉｄを測定して、マグネット５ｂとマグネット５ｃ間の角度θｉｄを算出する。その結果、マイコン１１はロータ２の角度θｓｐｄおよび角度θｉｄを識別し、予めＲＯＭ１１ｂに登録されていたロータのデータを参照し、そのロータの最高許容回転速度およびＩＤをパネル表示部１２ｂに表示させる。

このように、本発明の第１の実施形態によれば、比較的少ない３個のマグネット５を、ロータ２の底部２ｂにおいて円周上の固有の角度に配置することにより、マイコン１１は、そのロータの固有のマグネット配置（マグネット角度）θｓｐｄおよびθｉｄを識別し、予めマイコン１１のＲＯＭ１１ｂまたはＲＡＭ１１ａに登録されている運転可能なロータの最高許容回転速度および種類（ＩＤ）を判別し、パネル表示部１２ｂに表示することができる。この判別および表示は、ロータ２が所定の低速回転速度で回転している間に実行され、もし、マイコン１１で自動判別された最高許容回転速度よりも使用者が設定した回転速度が大きい場合、マイコン１１は、ロータ２が最高許容回転速度に達する前に、パネル表示部１２ｂに設定回転速度の設定エラーを表示し、ロータ２の運転を停止させる。結果的に、ロータの誤使用による破壊を防止して安全性を確保し、また無駄な試料の損失を防止することができる。

さらに、上述したマグネット配置パターンを使用する本発明に係る遠心分離機によれば、図１９に示すような従来のマグネット５０の配置パターンを有するロータ２０も運転することができる。図７は、本発明に係る遠心分離機１（図２参照）によって、従来のロータ２０（図１９参照）を運転した場合の磁束密度の変化とＳ極検出信号のタイムチャートを示す。図１９に示すような従来のロータ２０では、本発明に係るマグネット５ｃ（図３参照）がないので、ロータのＩＤは識別できない。しかし、本発明に係る遠心分離機１によって、図７に示すように、従来のロータ２０の１回転の周期Ｔと、マグネット５０ａとマグネット５０ｂによるＳ極検出信号間の周期Ｔｓｐｄとを検出して角度θｓｐｄを算出できるので、従来の遠心分離機と同様に従来のロータ２０の最高許容回転速度を正しく識別し、従来のロータ２０を用いた運転も可能である。

逆に、本発明に係る新規なロータ２（図３参照）によれば、従来の遠心分離機によってロータ２を運転することができ、図８に示すように、Ｓ極検出信号を得ることができる。すなわち、従来の遠心分離機では、特定の磁極であるＳ極５０ａおよび５０ｂ（図１９参照）のみを検出していたので、本発明に係る新規なロータ２（図３参照）を運転する場合は、図８に示すように、Ｎ極マグネット５ｃによる磁束密度の変化を検出できないので、ロータ２のＩＤは識別しないが、ロータ２が１回転すると、ロータ２の１回転の周期Ｔと、マグネット５ａおよび５ｂによるＳ極検出信号の周期Ｔｓｐｄとを検出できるので、これら両者の検出信号に基づいてロータ２のマグネット５ａおよび５ｂ間の角度θｓｐｄを算出できる。従って、従来の遠心分離機本体を使用して本発明に係るロータ２を運転しても、そのロータの最高許容回転速度を正しく識別し、正しい運転を可能とする。

以上の第１の実施形態の説明から明らかにされるように、本発明に係るロータの識別子配置パターンによれば、従来のロータの識別子配置パターンの一部を包含するので、本発明に係る遠心分離機は、従来の識別子配置を使用したロータを装着することができる。また、本発明に係る新規なロータを従来の遠心分離機本体に装着して運転することもできる。

なお、上記実施態様では、図２に示されるように、マイコン１１は、磁気センサ４の信号および回転センサ１０の信号を受信してロータ２の回転速度を認識しているが、本発明においてロータ２の底部２ｂにＳ極のマグネット５ａおよび５ｂを有するものを使用する場合は、回転センサ９は省略することができる。

また、ロータ２の最高許容回転速度は、一対の同極マグネット５ａおよび５ｂ間の角度θｓｐｄの関数にしておくことにより、角度θｓｐｄの検出によって直接、最高許容回転速度を算出することができる。従って、遠心分離機本体に装着可能なロータの範囲を予め決定しておけば、マイコン１１のＲＡＭ１１ａまたはＲＯＭ１１ｂに登録されていないロータを使用した場合でも、ロータＩＤは判別することが困難であるものの、ロータの最高許容回転速度については正しく判別することができる。これによって、万が一、使用者が誤ってロータに過大な回転速度を設定しても、マイコン１１は、運転状態のロータ２の回転速度が最高許容回転速度を超えないように制限することができるので、安全性を向上させることができる。

さらに、一対のマグネット５ｃおよび５ｂ間の角度θｉｄ（図３参照）を、ロータ２の種類（ＩＤ）の固有の値として割り当て、ＲＡＭ１１ａまたはＲＯＭ１１ｂにロータのＩＤ毎の角度θｉｄおよびロータ回転半径等の運転条件に関する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１１は角度θｉｄを検出し、ＲＡＭ１１ａまたはＲＯＭ１１ｂを参照してロータ２のＩＤを識別し、そのＩＤに従って登録されたロータの回転半径等の情報から遠心加速度（ｇ）等の計算を自動的に行うことができる。

（磁気センサの変形例１）
上記実施形態において、磁気センサ４は、１個のセンサによってＳ極検出信号とＮ極検出信号を出力できるものとしたが、図９に示すように、一方は両極検出信号を検出し、他方はＮ極検出信号を弁別するもので構成してもよい。

（磁気センサの変形例２）
また、図１０に示すように、磁気センサ４は、固定部１４の同一円周上にＳ極検出用の磁気センサ４ｊと、所定の角度θｊｋで離間されたＮ極検出用の磁気センサ４ｋとの２個の磁気センサで構成してもよい。この場合、図１１に示すように、磁気センサ４ｊが検出する磁束密度ｊと、磁気センサ４ｋが検出する磁束密度ｋとは時間差Ｔｊｋを生じるが、磁気センサ４ｊと磁気センサ４ｋ間の物理的な配置角θｊｋ（図１０参照）が決まっていれば、マイコン１１は時間差Ｔｊｋ（図１１参照）を算出してＮ極検出信号を補正し、周期Ｔｉｄを算出してロータ２のＩＤを判別することができ、上述した実施形態と同様な効果を得ることができる。

（磁気センサの変形例３）
さらに、図１０に示した磁気センサの配置において、磁気センサ４ｊが両極検出信号を出力するものであって、磁気センサ４ｋはＮ極検出信号を出力するものであってもよい。図１２に示すように、マイコン１１は、両極検出信号の３つのパルス信号のうち、Ｎ極検出信号のパルスの直前のものをマグネット５ｃによるＮ極検出信号と特定できるので、パルス間隔の測定値を補正することなく、周期Ｔｉｄを検出してロータＩＤを識別することができる。

［識別子配置パターンに係る第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、最高許容回転速度を割り付けるマグネット５ａおよび５ｂのなす挟角θｓｐｄ（図３参照）の外側にＮ極マグネット５ｃを配置したが、図１３および図１４に示すように、Ｎ極マグネット５ｃをＳ極マグネット５ａおよび５ｂの挟角の内側に配置してもよい。この場合も上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

［識別子配置パターンに係る第３の実施形態］
上記第１および第２の実施形態では、マグネット５の使用数を最小限の３個に制限した場合を示したが、図１５および図１６に示すように、マグネット５の使用数を３個に限らず、４個以上のマグネット５を用いてロータの識別配置パターンを構成してもよい。

図１５に示した配置パターンの例では、３個のＮ極マグネット５ｃ、５ｄおよび５ｅを使用し、各マグネット間の角度θｉｄ１、θｉｄ２およびθｉｄ３によってロータＩＤ群を割り付け、一方、２個のＳ極マグネット５ａおよび５ｂを使用し、各マグネット間の角度θｓｐｄによってロータの最高許容回転速度を割り付けた場合を示している。図１５に示したロータ２の識別子配置パターンを使用した場合、マイコン１１によって得られるＳ極検出信号およびＮ極検出信号は、図１６の（ｂ）および（ｃ）にそれぞれ示される。マイコン１１の処理によって、マグネット５の角度θｉｄ１、θｉｄ２およびθｉｄ３は、周期Ｔｉｄ１、Ｔｉｄ２およびＴｉｄ３として検出され、マグネット５の角度θｓｐｄは、周期Ｔｓｐｄとして識別される。このようなマグネットの配置パターンによって多種類のロータのＩＤおよび回転速度を割り付けることができる。この第３の実施形態によっても上述した第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

［識別子配置パターンに係る第４の実施形態］
上記第１の実施形態乃至第３の実施形態では、３個のマグネット５を同一円周上に配置してロータＩＤの識別子に係るマグネット５ｃの極性を、ロータの回転速度に係る他の２個のマグネット５ａ、５ｂの極性と区別したが、異極性のマグネットを使用しないで、図１７に示すように、３個のマグネット５ａ、５ｂおよび５ｃを同極性の磁極（例えば、Ｓ極）として、ロータＩＤの識別子に係るマグネット５ｃをマグネット５ａおよび５ｂが配置された、半径Ｒ１を有する円周と異なる、半径Ｒ２を持つ円周上に配置してもよい。この場合、図１８に示すように、各円周上に対向するように、半径Ｒ１の円周上に第１の磁気センサ４１を配置し、半径Ｒ２の円周上に第２の磁気センサ４２を配置する。この識別子配置パターンによって、第１の磁気センサ４１でマグネット５ａと５ｂを検出し、最大許容回転速度を判別する。また、第２の磁気センサ４２でマグネット５ｃを検出し、第1の磁気センサ４１で検出したマグネット５ａまたは５ｂとのなす角度（θｉｄ）を算出することによって、ロータＩＤを特定することができる。これにより、上記第１の実施態様と同様なロータの識別ができる。

なお、上記第１乃至第３の実施態様では、ロータの識別子として異なる磁極を有する一対のマグネットを使用し、特性が互いに異なる信号を出力させたが、本発明に係る識別子は、マグネットに限定されるものではなく、例えば、深さの異なる穴を識別子として用い、近接スイッチ等により穴の深さを出力できる距離センサを組み合わせて識別してもよく、また、マグネットを使用する場合は、磁力の強さの異なる２種類のマグネットを用いて異なる磁束密度の変化（信号）を出力するように構成してもよい。言い換えれば、２種類の識別子には、互いに磁束の方向または磁力の強さが異なるもの、あるいは互いに電気的信号の大きさまたは周波数が異なるもの等、物理的出力特性が異なる素子を使用することができる。さらに、図１９に示すような従来のロータ（２０）に対して識別穴等の他の識別子を追加して上述のように距離センサ等で検出し、マグネット５０ａ、５０ｂに対する他の識別子の配置によってロータのＩＤを識別させても、上記実施態様と同様な効果を得ることができる。

以上の実施態様の説明から明らかにされるように、本発明によれば、ロータのＩＤおよび最高許容回転速度の識別が可能な、本発明に係るロータの識別子配置パターンを使用することによって、従来の遠心分離機本体にも装着可能な両立性のある新規なロータを提供することができる。また、２個のマグネットの中心角（θｓｐｄ）によって最高許容回転速度を割り付けられた従来のロータも、本発明に係る新規なロータと同様に、運転可能な両立性のある遠心分離機本体を提供することができる。また、本発明によれば、ロータの識別子の使用数が少なく、かつロータの識別システムが簡単なので、比較的安価にロータおよび遠心分離機を製造することができる。

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。

本発明の実施形態に係る遠心分離機全体の構成図。 図１に示した遠心分離機の機能ブロック図。 本発明の第１の実施形態に係るロータの識別子配置パターンを示す構成図。 図３に示したロータの識別用マグネットの埋め込み状態を示す構造図。 図１に示した磁気センサの固定位置を示す配置図。 図３に示した本発明に係るロータから検出できる磁束密度と出力信号の関係を示すタイムチャート。 図１９に示した従来のロータから検出できる磁束密度と出力信号の関係を示すタイムチャート。 図３に示した本発明に係るロータを従来の遠心分離機によって運転した場合、磁気センサから検出できる磁束密度と出力信号の関係を示すタイムチャート。 図３に示した本発明に係るロータから他種の磁気センサによって検出できる磁束密度と出力信号の関係を示すタイムチャート。 図３に示した本発明に係るロータから磁束密度と出力信号を検出するために、２個の磁気センサを同一円周上に用いた場合を示す磁気センサの配置図。 図３に示した本発明に係るロータから図１０に示した磁気センサの配置によって検出できる磁束密度と出力信号の関係を示す第１のタイムチャート。 図３に示した本発明に係るロータから図１０に示した磁気センサの配置によって検出できる磁束密度と出力信号の関係を示す第２のタイムチャート。 本発明の第２の実施形態に係るロータの識別子配置パターンを示す構成図。 図１３に示した本発明に係るロータから検出できる磁束密度と出力信号の関係を示すタイムチャート。 本発明の第３の実施形態に係るロータの識別子配置パターンを示す構成図。 図１５に示した本発明に係るロータから検出できる磁束密度と出力信号の関係を示すタイムチャート。 本発明の第４の実施形態に係るロータの識別子配置パターンを示す構成図。 図１７に示したロータから磁束密度と出力信号を検出するための磁気センサの固定位置を示す配置図。 ロータの底部に配置された従来技術によるロータの識別子配置パターンを示す構成図。 図１９に示した従来のロータから検出できる磁束密度と出力信号の関係を示すタイムチャート。

符号の説明

１：遠心分離機 ２：ロータ ２ｂ：ロータ底部
３：ロータ室 ３ａ：隔壁部材 ３ｂ：ドア
４、４ａ、４ｊ、４ｋ、４１、４２：検出センサ（磁気センサ）
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ：識別子（マグネット）
５ｎ：マグネットのＮ極側 ６：筐体（フレーム） ７：出力回転軸
８：駆動モータ ９：回転センサ １０：制御装置
１１：マイコン １１ａ：ＲＡＭ １１ｂ：ＲＯＭ １１ｃ：ＣＰＵ
１２：パネル操作部 １２ａ：入力部 １２ｂ：表示部
１３：モータ制御回路 １４：センサ固定部 ２０：ロータ（従来技術）
５０、５０ａ、５０ｂ：マグネット（従来技術）

Claims (8)

1. モータと、前記モータによって回転されるロータと、前記ロータを識別するために該ロータに設けられた複数の識別子と、前記複数の識別子から出力される信号を検出する検出センサと、前記検出センサによる検出信号に基づいて前記ロータの種類および最高許容回転速度を識別するための制御装置と、を具備する遠心分離機において、
   前記複数の識別子のうち、第１および第２の識別子は、前記ロータの回転軸を中心軸とする該ロータの同一円周上に所定の第１の角度をなすように互いに離間して配置され、
   前記複数の識別子のうち、第３の識別子は、前記第１または前記第２の識別子に対して所定の第２の角度をなすように、前記第１および前記第２の識別子が配置された同一円周上に配置され、
   前記第３の識別子は、前記第１および第２の識別子と特性が異なる信号を出力することが可能な素子から構成され、
   前記制御装置は、前記第１の角度から前記ロータの最高許容回転速度を識別し、前記第２の角度から前記ロータの種類を識別することを特徴とする遠心分離機。
2. 前記検出センサは、前記第１および第２の識別子、ならびに第３の識別子の出力信号を識別できる１個の識別子検出器で構成されたことを特徴とする請求項１に記載された遠心分離機。
3. 前記複数の識別子は、前記ロータの底面の同一円周上に配置された複数のマグネットによって構成され、前記第１および第２の識別子は、前記検出センサに対向する側の前記マグネットの極性がＮ極またはＳ極になるように構成され、前記第３の識別子は、前記検出センサに対向する側の前記マグネットの極性が前記第１および第２の識別子と逆極性となるように構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載された遠心分離機。
4. 前記制御装置は、前記第１および第２の識別子の出力信号を前記検出センサによって検出することにより、前記ロータの運転時の回転速度を計測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。
5. 前記複数の識別子のうち、第４の識別子は、前記第３の識別子に対して所定の第３の角度をなすように前記第１および前記第２の識別子が配置された同一円周上に配置され、前記第３および第４の識別子は、前記第１および第２の識別子と特性が異なる信号を出力することが可能な素子から構成され、前記第３の角度から前記ロータの種類を識別することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載された遠心分離機。
6. モータと、前記モータによって回転されるロータと、前記ロータを識別するために該ロータに設けられた複数の識別子と、前記複数の識別子から出力される信号を検出する検出センサと、前記検出センサによる検出信号に基づいて前記ロータの種類および最高許容回転速度を識別するための制御装置と、を具備する遠心分離機において、
   前記複数の識別子のうち、第１および第２の識別子は、前記ロータの回転軸を中心軸とする該ロータの第１の円周上に所定の第１の角度をなすように互いに離間して配置され、
   前記複数の識別子のうち、第３の識別子は、前記ロータの前記第１の円周上とは異なる第２の円周上に、前記第１または前記第２の識別子に対して所定の第２の角度をなすように配置され、
   前記制御装置は、前記第１の角度から前記ロータの最高許容回転速度を識別し、前記第２の角度から前記ロータの種類を識別することを特徴とする遠心分離機。
7. 前記複数の識別子は、前記ロータの前記第１の円周上および前記第２の円周上に配置された複数のマグネットによって構成され、前記検出センサに対向する側の前記マグネットの極性は、Ｎ極またはＳ極の同一極でそれぞれ構成されることを特徴とする請求項６に記載された遠心分離機。
8. 前記制御装置は、前記第１および第２の識別子を構成する二つのマグネットから前記検出センサによって検出した信号に基づいて前記ロータの運転時の回転速度を計測することを特徴とする請求項６または請求項７に記載された遠心分離機。

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