JP2514554B2

JP2514554B2 - 遠心機

Info

Publication number: JP2514554B2
Application number: JP4348984A
Authority: JP
Inventors: 忠弘内田
Original assignee: KUBOTA MED APPLIANCE SUPPLY
Current assignee: KUBOTA MED APPLIANCE SUPPLY
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 1996-07-10
Anticipated expiration: 2011-07-10
Also published as: EP0604912A2; JPH06198219A; DE69318688D1; EP0604912A3; US5382218A; EP0604912B1; DE69318688T2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、回転軸に選択的に装
着される複数のロータの各々を遠心機が自動的に識別す
るようにした遠心機に関し、特にロータの回転中はもと
よりロータの回転停止中にも識別できるようにしたもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の遠心機は、平３−３４２７９号公
報に開示されている。その公報に基づいて以下に詳細を
述べる。図６において、遠心機のロータ室１の回転軸３
にロータ２を設置し、モータ７を駆動することにより、
ロータ２が回転する。ロータ２の底部に、磁石６を実装
したアダブタ５を取り付け、磁石６と合い対するリング
状の固定部３ａ（回転軸３の外周に同軸心に配される）
に磁気センサ４を設置し、磁気センサ４は磁石６を検出
すると同時に、図７のマイクロコンピュータ（以下マイ
コンと言う）９に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、モータ７の回
転数を検出する回転検出器８の信号を受けとり、ロータ
２の回転数を認識する。またマイコン９は、遠心機制御
のプログラムが格納されているＲＯＭ１１の内容に従い
動作し、運転条件設定器１６で予め設定した運転のデー
タ１８をＲＡＭ１２に格納したり、あるいはＲＡＭ１２
から引き出したりして遠心機の運転条件（例えは回転
数、運転時間、加速時間、減速時間、ロータ温度、ロー
タ室１の真空・大気の判別、ロータ自身の許容回転数な
ど）を決め、運転条件表示器１３，モータ７，ロータ温
度を制御する冷凍機１４及び各種装置１５を駆動する。

【０００３】使用者がスタートスイッチ１０を押すと、
マイコン９は加速信号をモータ７に出力し、モータ７は
回転しはじめる。このとき磁気センサ４は磁石６を検出
し、マイコン９に出力する。一方マイコン９は回転検出
器８の信号を入力すると同時に磁気センサ４の信号も入
力するため、１回転あたりの磁石のパルス数及びパルス
間の時間Ｔθから磁石の角度θを割り出すことによっ
て、ロータの識別をすることができる。ロータ２のアダ
プタ５にそのロータに固有の磁石の取付角度をとらせる
ことにより、マイコン９は、そのロータ固有の磁石のな
す角度θを識別し、ロータを判別することができる。従
ってロータごとの運転のデータ１８をＲＡＭ１２内に割
り付けておけば、マイコン９がθの値からロータを識別
すると、すぐにそのロータに割り付けられた運転のデー
タを引き出し、それに基づき運転条件を一義的に決定
し、それ以降の遠心機の運転をロータに合った運転条件
にて自動的に行うことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の遠心機では、磁
石６を検出する磁気センサ４は１個であるため、ロータ
２が回転しないと、ロータを識別することができない。
ロータ２が回転を始め、遠心機により自動識別され、そ
のロータに固有の運転データ（遠心機のＲＡＭに格納さ
れている）に基づきロータの運転条件が決定され、その
運転条件が表示器１３に表示された時点で、使用者がそ
の表示を見てロータの誤使用を発見することができる。
その場合、既にロータは回転中であるから使用者は遠心
機のスタートスイッチ１０をオフとし、ロータ２の回転
が停止するのを待って、ロータを交換しなければならな
い。このためロータ誤使用時の時間的な損失が大きくな
る欠点があった。

【０００５】この発明の目的は、ロータの回転始動前
に、遠心機がロータを自動識別するようにし、その識別
情報によって使用者がロータの誤使用を発見した場合
に、正規のロータに直ちに交換できるようにして、ロー
タ誤使用による時間的な損失をできるだけ小さくしよう
とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】（１）請求項１の遠心機
では、ロータの軸心を中心に、等角間隔で磁石が取付け
られる位置が予め決められ、ロータに応じて磁石の有無
からなる配列パターンが異なるようにされて、磁石が前
記ロータの下部に取付けられる。前記ロータの下部の磁
石が取付けられた部分と対向して、前記ロータの軸心を
中心として、前記等角間隔以下の間隔をもって複数の磁
気センサが固定部に配設される。前記磁気センサの出力
を処理してロータを識別する。

【０００７】（２）請求項２の発明では、前記（１）項
に記載の遠心機において、前記磁気センサは交互に配列
される第１群及び第２群のセンサで構成され、それら第
１群センサ出力と第２群センサ出力とのオアをとった出
力で、前記ロータを識別する。（３）請求項３の発明では、前記（１）または（２）項
に記載の遠心機において、前記ロータの下部に取付ける
磁石の一つがその他の磁石より大きい磁力に設定され
る。

【０００８】

【実施例】この発明の実施例を図１に、図６及び図７と
対応する部分に同じ符号を付して示し、重複説明を省略
する。この発明では、ロータ２の軸心を中心に、等角間
隔で磁石が取付けられる位置が予め決められ、ロータに
応じて磁石の有無からなる配列パターンが異なるように
されて、磁石６がロータ２の下部に取付けられる。一
方、ロータ２の下部の磁石６が取付けられた部分と対向
して、ロータ２の軸心を中心として、前記等角間隔以下
の間隙をもって複数の磁気センサ４が固定部３ａに配設
される。マイコン９はロータ２の停止中における磁気セ
ンサ４の出力を処理してロータを識別する。

【０００９】図１では、磁気センサ４は交互に配列され
るＡ群センサＡ１〜Ａ１２及びＢ群センサＢ１〜Ｂ１２
で構成され、それらＡ群センサ出力とＢ群センサ出力と
のオアをとった出力でロータを識別している。（しか
し、この発明はセンサを２群に分ける場合に限定するも
のではない。）また磁石６は〜の位置に最大７個取
付けるようにしている。３０°間隔の〜の場所に磁
石が「有る」「無し」の組み合わせによって１２８種類
のロータの組み合わせが可能となる。図２Ａは磁石６の
個数が最も多い場合、図２Ｂは磁石が１個で、最も少な
い場合である。しかし、次の条件を追加すると組み合わ
せは６３種類となる。

【００１０】条件１の位置はすべてのロータに磁石
を取付ける。条件２図２Ｃの組み合わせは使用しない。２４個の磁気センサ４は図２Ｄのように配置する。Ａ１
〜Ａ１２，Ｂ１〜Ｂ１２は磁気センサ４の番号で、各セ
ンサ４は１５°ごとに回転シャフトを中心にして、固定
部３ａの円周上に配置する。Ａ１〜Ａ１２をＡ群磁気セ
ンサ、Ｂ１〜Ｂ１２をＢ群磁気センサとする。各磁気セ
ンサ４は図１ＤのようにそれぞれマルチプレクサＭａ及
びＭｂに接続されている。

【００１１】磁石６の強さと磁気センサ４の関係は〜
の位置の磁石はセンサとセンサの中間点にあるとき
（図３Ａ）、Ａ_i，Ｂ_i両方の磁気センサに出力を出す
ことができるに十分な磁力の強さと、その磁力を検出で
きる磁気センサの感度があるものとする。また、Ｂ_i磁
気センサよりもＡ_i磁気センサに近づいているとき（図
３Ｂ）はＡ_iの磁気センサのみに出力が得られ、Ａ_iよ
りもＢ_iに近づいているときは（図３Ｃ）Ｂ_iの磁気セ
ンサのみに出力が得られる関係にあるものとする。

【００１２】の位置の磁石は〜の位置の磁石より
も強い磁力を有するものとする。の位置の磁石が図３
ＡのようにＡ_i磁気センサとＢ_i磁気センサの中間点に
あるときはＡ_i，Ｂ_i磁気センサの両方に出力が得ら
れ、Ｂ_i磁気センサよりもＡ_i磁気センサに近づいてい
るときはＡ_i磁気センサのみに出力が得られるのは〜
の位置の磁石と同じである。しかし、の位置の磁石
は〜の位置の磁石よりも強いので、〜の位置の
磁石の場合よりも磁石が磁気センサから離れても磁気セ
ンサに出力が得られる。この結果、の位置の磁石の方
が磁気センサに感応される範囲が広い。磁力が強い代わ
りに、磁石のロータ円周方向の寸法が大きい形状の磁石
を使っても同じ効果が得られる。

【００１３】ロータ２は回転軸３に挿入されて図１Ａの
ように取付けられる。回転軸３にロータ２が取付けられ
る角度は任意とし、定まった角度の位置は存在しない。
つまり図２Ａ，Ｂのの位置の磁石が磁気センサＡ１〜
１２，Ｂ１〜１２のどこに近づくかは定まっていない。
磁石６が磁気センサ４に近づき磁気センサ４に出力が得
られたとき、高レベルとし論理“１”とする。出力が得
られないとき、低レベルとし論理“０”とする。図３Ｄ
では図２Ａの磁石配置のロータが使用され、図２Ｄの磁
気センサと組み合わされ、の磁石が磁気センサ４（Ａ
１）に最も近づいている。このときの磁気センサ４の出
力は図４Ａのようになる。

【００１４】図１Ｄのマイコン９は図４Ａのような信号
を次のようにして読む。先ずマイコン９からマルチプレ
クサのセレクト端子Ｓａにセレクト信号が送られ、入力
ａ１と出力ｃがつながる。磁気センサＡ１の出力はマル
チプレクサＭａの出力ｃにデータとして送られ、マイコ
ン９に入力される。次に再びマイコン９からセレクト端
子Ｓａにセレクト信号が送られ、入力ａ２と出力ｃがつ
ながる。磁気センサ４（Ａ２）の出力はマルチプレクサ
Ｍａの出力ｃにデータとして送られる。データはマイコ
ン９に入力される。このようにして磁気センサＡ−１２
までのデータがＲＡＭ１２に格納される。

【００１５】マイコン９はこのデータを次のように分析
しＲＡＭ１２のアドレスＲＡ−１からＲＡ−１２のセル
に格納する。マイコン９はデータのうち“０”が５回続
いた次のデータが“１”であるか否か判定する。もし
“１”であれば、ＲＡＭ１２のＲＡ−１番地に格納し、
以下順番にＲＡ−２番地からＲＡ−１２番地までデータ
を格納する。データは１２個あるが、１２番目のデータ
の次は再び１番目につながるリング状のデータとして扱
う。もし“０”であればさらに次のデータを読み“１”
があるまで読み続ける。“１”があればこれを１番目の
データとして扱い、ＲＡＭ１２のＲＡ−１番地に格納
し、以下順番にＲＡ−２番地からＲＡ−１２番地までデ
ータを格納する。１２個すべてが“０”であるときは、
ＲＡ−１番地からＲＡ−１２番地まですべて“０”を格
納する。

【００１６】次にマイコン９からマルチプレクサＭｂの
セレクト端子Ｓｂにセレクト信号が送られ、入力ｂ１と
出力ｆがつながる。磁気センサＢ１の出力はマルチプレ
クサＭｂの出力ｆにデータとして送られ、マイコン９に
入力される。前記の磁気センサ４のＡ１からＡ１２まで
の出力をマイコン９に入力し、判定した方法と同じ手法
を使い、ＲＡＭ１２のＲＢ−１番地からＲＢ−１２番地
にデータを格納する。

【００１７】図３Ｄの磁気センサ４の出力はＲＡＭ１２
に図４Ｂのように格納されることになる。ＲＡ−１番地
からＲＡ−１２番地までのデータをデータＡ列、ＲＢ−
１番地からＲＢ−１２番地までのデータをデータＢ列と
する。マイコン９はさらにデータＡ列とデータＢ列の
“ＯＲ”を計算する。その結果をＲＡＭ１２の新しいＲ
−１番地からＲ−１２番地までに図４Ｃのように格納す
る。このデータをデータＮ列とする。

【００１８】マイコン９のＲＯＭ１１には、予めロータ
２ごとに定められた磁石配列から得られる各ロータのデ
ータ列が格納されている。マイコン９はデータＮ列と各
ロータのデータ列とを照合し、同じデータ列を探し、ど
のロータであるかを識別する。以上の説明から明らかで
あるとおり、磁石の配列を判別するのにセンサのどの信
号をデータＮ列の始めにするかは重要である。本例では
ロータ２に取付ける磁石の最大数Ｎ_m＝７とし、“０”
が１２−Ｎ_m＝５個以上続いた後にくる“１”をデータ
Ｎ列の先頭データとしているが、ロータ２に取付ける磁
石の最大数Ｎ_mが幾つであるかによって、この条件が変
わる。例えば磁石数の最大Ｎ_mが６個であれば“０”が
１２−Ｎ_m＝６個以上続いた後にくる“１”をデータＮ
列の先頭データとすればよい。また、磁石数の最大Ｎ_m
が８個であれば“０”が１２−Ｎ_m＝４個以上続いた後
にくる“１”をデータＮ列の先頭データとする。しか
し、このときは磁石８個の連続した配列と対応する上位
８桁の中に“０”が４個続く図５Ａのような配列はいず
れを先頭データとするのか確定しないので、使用可能な
配列から除外する。たとえ除外しても使用可能な配列は
極めて多いので何の問題もない。

【００１９】最上位に該当する磁石だけが信号として得
られず、２位以下が読めるようなパターンがあると、こ
れは最上位がずれた信号となり、“ＯＲ”をとっても誤
ったパターンになってしまう。例えば図５Ｂのようなパ
ターンが得られるべき磁石配列の場合、Ａ群センサで最
上位の磁石だけが読めない場合を考える。そのパターン
は図５Ｃのようになる。マイコン９が読むときは５個以
上“０”が続いたその次の“１”を最上位とするという
決めがあるので、マイコン９は図５Ｄの信号として読
む。しかし、１個の磁石を少なくとも１個または２個の
磁気センサが検知できるような関係にしてあるので、Ａ
群のセンサでは不完全な読み取りがあってもＢ群のセン
サでは完全に読めるので、図５Ｅの信号が得られる。こ
こでＡ群の信号（図５Ｄ），Ｂ群の信号（図５Ｅ）の
“ＯＲ”をとると図５Ｆになり、正しい信号（図５Ｂ）
とは違ってしまう。

【００２０】これを解決するのに、既に述べたように最
上位の磁石だけ大きくするか、あるいは、磁力を強くし
ておくことによって解決できる。即ち、最上位さえ正し
く読めれば、Ａ群とＢ群の信号の“ＯＲ”をとることに
よって、信号を正しくすることができる。最上位が読め
ない場合は２位以下の磁石は最上位の磁石よりも小さい
かあるいは磁力が弱いので２位以下全てが“０”となる
が、このときは他の群が完全に読める信号となっている
ので、“ＯＲ”をとることによって信号が矯正される。

【００２１】センサ４の総数によっても先頭データを判
別する“０”の続く個数も変わるがロータ識別方法は同
じである。また“０”が幾つか続く後の“１”を読む代
わりに、“１”と“０”を入れ替えた方法も有効な方法
である。また“０”と“１”とを組み合わせ、特別なパ
ターンの後を先頭にする方法も有効な方法である。

【００２２】マイコン９により、ロータを回転させなく
てもロータが識別されると、マイコン９はＲＡＭに格納
されている運転データに基ずき、ロータ名又はロータ番
号、そのロータに関する全ての情報、例えば最高回転
数、最大遠心力、回転数と最大遠心力の関係、加速の速
さ、減速の速さ等を直ちに表示器１３に表示して使用者
へ伝えられ、正しい遠心条件の設定が可能となる。或い
はマイコン自身が運転データに基ずき遠心条件を設定し
て、表示器に表示すると共に、自動運転することもでき
る。以上述べたようにこの発明によればロータが停止中
にロータを識別できるが、ロータが回転中でも勿論同様
に識別できることは明らかである。

【００２３】

【発明の効果】この発明では、各ロータの円周上に複数
の磁石６が、そのロータに固有の配列パターンとなるよ
うに取付けられ、一方ロータ軸の周りの固定部の円周
（前記ロータの円周と近接対向する）上に磁気センサが
等角間隔に取付けられる。マイコン９はこれらセンサ出
力を取り込み、信号処理して、磁石の配列パターンに対
応する２進データを抽出し、始動前に使用ロータを確実
に識別することができる。続いて、マイコンはロータ始
動前に、ＲＡＭに予め格納された運転データに基づいて
運転条件を表示器に表示できる。使用者がロータの誤使
用に気付いた場合に、ロータは停止中であるので直ちに
正規のものと交換することができ、ロスタイムを従来よ
りかなり少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す図で、Ａは正面図、Ｂ
及びＣは磁気センサ４と磁石６との相対位置を示す図、
ＤはＡの電気的ブロック図。

【図２】Ａ〜Ｃは図１の磁石６の配設例を示す図、Ｄは
図１の磁気センサ４の配列の一例を示す詳細図。

【図３】図１の磁気センサ４と磁石６との相互位置の例
を示す図。

【図４】Ａは図３Ｄの磁気センサ４の出力データ、Ｂは
マイコンがＡの出力データに基づきＲＡＭに書き込んだ
磁石配置パターン（データ），ＣはＢの上段データと下
段データとの“ＯＲ”をとったデータ。

【図５】Ａは磁石の最大数Ｎ_m＝８の場合の禁止される
磁石配列パターン、Ｂは例示された磁石配列パターン、
ＣはＢに対する誤ったＡ群センサ出力、ＤはＣのデータ
をマイコンが読み取り、ＲＡＭに書き込んだデータ、Ｅ
はＢに対するＢ群センサ出力、ＦはＤとＥのＯＲをとっ
たデータ。

【図６】従来の遠心機を示す図で、Ａは原理的な正面
図、ＢはＡのＦ−Ｆ′断面図、ＣはＢの磁気センサ４の
出力、ＤはＡの遠心機に内蔵されたＲＡＭ（図示せず）
に予め書き込まれた運転データを示す図。

【図７】図６の遠心機の電気的なブロック図。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ロータの軸心を中心に、等角間隔で磁石
が取付けられる位置が予め決められ、ロータに応じて磁
石の有無からなる配列パターンが異なるようにされて、
磁石が前記ロータの下部に取付けられ、前記ロータの下部の磁石が取付けられた部分と対向し
て、前記ロータの軸心を中心として、前記等角間隔以下
の間隔をもって複数の磁気センサが固定部に配設され、前記磁気センサの出力を処理してロータを識別すること
を特徴とする遠心機。
【請求項２】請求項１記載の遠心機において、前記磁
気センサは交互に配列される第１群及び第２群のセンサ
で構成され、それら第１群センサ出力と第２群センサ出
力とのオアをとった出力で、前記ロータを識別すること
を特徴とする。
【請求項３】請求項１または２記載の遠心機におい
て、前記ロータの下部に取付ける磁石の一つがその他の
磁石より大きい磁力に設定されていることを特徴とす
る。