JP3633147B2 - 遠心機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータオーバースピード検出を有する遠心分離機に関する安全装置及び信頼性向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のロータオーバースピード検出方法は図２及び図３に示すようにロータに黒と白の縞を付けた２オーバースピードディスクを取り付け、フォトセンサにより黒、白の反射率の違いから、短形波のロータ回転信号（ＲＰＧ信号）を発生させる。ロータの回転数に比例し、ＲＰＧ信号の周波数は高くなる。このＲＰＧ信号の周波数が既定の周波数を越えた時、ロータがオーバースピード状態になったと判断し、ロータを回転させる駆動部への電源の供給を停止するようにしていた。また、この方法ではオーバースピードディスクが汚れていてＲＰＧ信号がパルス欠損を起こすとオーバースピードを検出する回転数が既定の回転数では動作せず、より高い回転数へ検出する回転数がずれてしまうのを防止するため、ロータがオーバースピード回転数に近づくとＲＰＧ信号がパルス欠損していないかチェックして、パルス欠損している場合は、ロータを減速、停止させるように制御していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のロータオーバースピード検出方法において、ＲＰＧ信号のパルス欠損を検出することは、最も重要で欠くことのできない機能となっている。なぜなら、遠心機の安全性を確保する上で、最大想定事故を検討するとロータの破壊、とりわけより高い回転数になるほど、ロータが破壊した時のエネルギーは増大するので、ロータをロータの許容回転数以上で回転させないことが最大想定事故の破壊時のエネルギーをおさえる不可欠の要求事項となってくるからである。しかし、パルス欠損の検出はロータがロータオーバースピード近くに回転して始めて動作する。そこで遠心機の使用者は分離する試料を準備し、ロータにセットし回転させ、整定近くになってパルス欠損が検出され、ロータが減速、停止し、運転ができなくなってしまう。停止したロータに付いているオーバースピードディスクが汚れなど簡単にふき取ることで直せれば良いが、すぐに直せない場合には試料の分離はできなくなってしまう。このような事態がほとんど発生しないまれなケースであれば問題とはならないが、図２及び図３に示すようにオーバースピードディスクはロータと一体となるように取り付けてあり、ロータ自体は試料のセットなどにより、遠心機の使用者が直接、触れるものなので、まれなケースとはいえない。
【０００４】
本発明の目的は、１個、２個等の比較的起こり得るパルス欠損の場合は、パルス欠損の検出にとどまらずパルスの欠損分を追加補正し、遠心機を運転可能にすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、ロータと、該ロータを駆動する駆動部と、前記ロータに設けられているオーバースピードディスクと、該オーバースピードディスクを検出するセンサと、該センサから出力される信号から前記ロータのオーバースピードを検出する判定回路とを有する遠心機において、前記センサから出力される信号のパルス欠損を検出するためのパルス欠損検出回路と、前記パルス欠損を補うための発振回路から成るパルス欠損補正回路を有することで達成される。
さらに、前記判定回路がアナログ回路から成ることで達成される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
上記のように構成されたオーバースピード検出回路においては、ＲＰＧ信号が１個欠損すると、発振回路がパルスを１個追加し、また２個連続してパルスが欠損すると、発振回路が２個パルスを追加するように動作する。このようにパルス欠損を補正されたＲＰＧ信号が次段のロータオーバースピード判定回路の入力信号となる。ロータオーバースピードの判定回路は入力されたＲＰＧ信号がロータオーバースピードに相当する周波数（１５．５ＫＨｚ）を越えていないかどうかをチェックし、越えている場合はロータと直結し、回転させている駆動部をドライブしているインバータパワーＩＣに禁止信号を送り、インバータパワーＩＣの機能を停止させ、駆動部の電源を遮断し、ロータを減速、停止させるように動作する。
【０００７】
図１を用いて本発明の一実施例を説明する。遠心機に使用するロータ１には、ロータ１の許容回転数に見合ったオーバースピードディスク２が付けてある。ロータオーバースピード回転数はＲＰＧ信号５の周波数に換算して、15.5KHzに設定してある。そこでＲＰＧ信号が15.5KHzを越えた時にロータオーバースピード判定回路１０はロータ１が許容回転数を越えたと判断し、インバータパワーＩＣ１１に対しドライブ禁止信号を出力し、ロータを回転させている電源を遮断し、ロータを減速、停止させる。ここで、オーバースピードディスク２とフォトセンサ３によって入力したＲＰＧ信号５とロータオーバースピード回路１０に入力する補正したＲＰＧ−Ｃ信号１６までの回路構成が本発明の主要な機能となっている。図４にＲＰＧ信号５の入力からＲＰＧ信号５のパルス欠損を補正したＲＰＧ−Ｃ信号１６までの回路構成を示す。マルチショット１２、リトリガブルマルチショット１３、ＮＡＮＤ１４、Ｆ／Ｆ１５によってパルス欠損検出回路が構成されている。ＲＰＧ信号５にパルス欠損があった時、Ｆ／Ｆ１５がセットされ、Ｆ／Ｆ１５のＱの出力信号ｇが、“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルになる。発振回路７はパルス欠損検出回路が検出を始める周波数13.5KHzで発振する発振回路であり、ＲＰＧ信号５にパルス欠損がありＦ／Ｆ１５の出力ｇが“Ｈ”レベルになった時、パルス欠損を追加補正する信号としてＡＮＤ回路８を通過し、ｉに出力される。この信号はパルス欠損したＲＰＧ信号５とＯＲ９の論理和をすることで追加補正されたｊの信号として出力され、ＲＰＧ−Ｃ信号１６となる。よって、ロータのオーバースピード回転数を検出するためにオーバースピード回転数に見合った極数の縦縞を持つオーバースピードディスクと反射型のフォトセンサと該フォトセンサによって入力されるロータの回転信号によってオーバースピードであることを判断するプロセッサを含んだ制御回路とを有する遠心分離機において、前記ロータの回転信号が１パルス分欠損していても欠損していることを判別し、欠損している１パルスを追加補正することができる。つまり、パルス欠損検出回路にパルス欠損分を追加補正する発振回路を追加し、回路構成することで達成される。ロータオーバースピードを判定する周波数を 15.5KHz とすると、パルス欠損を検出する周波数範囲は 15.5KHz ± 2KHz となり、ＲＰＧ信号の周波数ｆは 13.5KHz ＜ｆ＜ 17.5KHz となる。そこで、パルス欠損を検出し始める時のＲＰＧ信号の周波数は 13.5KHz であり、パルス周期は 74[ μ s] となる。パルス欠損を検出し始めると、ＲＰＧ信号は 74[ μ s] 毎に入力されることになる。ここでＲＰＧ信号が１個、パルス欠損すると、ロスする時間を除外すると 74[ μ s] 後にパルス欠損したかどうか判ることになる。この時点で同じ周期の 74[ μ s] で発振させた発振回路の出力パルスを欠損しているＲＰＧ信号との間でＯＲの論理をすることで、欠損したパルスを追加補正することができる。
これらのパルス欠損検出回路と発振回路との機能と各部振動波形をタイミングチャートとして、図５にタイミングチャート（パルス欠損１個の場合）、図６にタイミングチャート（パルス欠損２個連続の場合）を示す。
【０００８】
次段のＲＰＧ−Ｃ信号を入力信号としたロータのオーバースピードを判定する回路はプロセッサとカウンタによる判定や、ＲＰＧ信号をＦ／Ｖコンバートし、コンパレータによるアナログ的な判定回路を構成することができるが、ロータオーバースピード検出の重要性から、信頼性を増す必要があるため、遠心機の主制御回路であるプロセッサを使用せず、後述のアナログ回路にする必要がある。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、オーバースピードディスクの汚れ等によりＲＰＧ信号がパルス欠損しても、遠心機を運転可能としたので遠心機の安全性を確保した上で、信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になるロータオーバースピード方法の一実施例を示す回路構成図である。
【図２】本発明になる使用するオーバースピードディスクを付けたロータの正面図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４】本発明になるパルス欠損補正の回路構成図である。
【図５】本発明になるパルス欠損が１個の場合を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明になるパルス欠損が２個連続の場合を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１はロータ、２はオーバースピードディスク、３はフォトセンサ、４は駆動部、５はＲＰＧ信号、６はパルス欠損検出回路、７は発振回路、８はＡＮＤ、９はＯＲ、１０はロータオーバースピード判定回路、１１はインバータパワーＩＣである。

Claims (2)

1. ロータと、該ロータを駆動する駆動部と、前記ロータに設けられているオーバースピード回転数に見合った極数の縞を持つオーバースピードディスクと、該オーバースピードディスクを検出する反射型のフォトセンサと、該フォトセンサから出力される信号から前記ロータのオーバースピードを判断する判定回路とを有する遠心機において、前記フォトセンサから出力される信号のパルス欠損を検出するためのパルス欠損検出回路と、前記パルス欠損を補うための発振回路から成るパルス欠損補正回路を有することを特徴とする遠心機。
2. 前記判定回路がアナログ回路から成ることを特徴とする請求項１記載の遠心機。

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