JP5237670B2

JP5237670B2 - 遠心機

Info

Publication number: JP5237670B2
Application number: JP2008100085A
Authority: JP
Inventors: 典久佐川; 廣之高橋; 利幸鈴木
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2008-04-08
Filing date: 2008-04-08
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2028-04-08
Also published as: JP2008207184A

Description

本発明は、遠心機に関するもので、回転検出部における異常時の処理方法に特徴を有するものである。

遠心機は、サンプルに応じて回転数，運転時間（分離時間），保持温度等のいわゆる分離条件を基に運転される。近年、誘導モータの制御に関する技術的進歩により、インバータ制御などの最適制御が行われている。このような制御を行う場合には加減速を精度良く制御する必要があり、特に回転数を精度良く検出することが重要になってくる。ところが回転検出部からの回転信号が不安定になったり、或いは消失してしまったりするなど回転検出部に異常が発生してしまうと、過電流や過電圧状態により制御回路が損傷してしまうという不具合が生じる。このため、従来は、回転信号の異常時には、アラームを発生すると共に周波数制御をやめモータへの供給電力を遮断してモータすなわちロータを自然減速させている。

上述したように、回転信号の異常は、アラームにより確認することができる。しかし、ロータは自然減速状態にあるため、完全にロータの回転が停止するまでの間、使用者は待たなければならなかった。ロータの回転が停止するまでの時間は、ロータによって異なるが長いものでは数時間以上かかり、ロータ内から試料を取り出すのに手間がかかるという問題があった。

本発明の目的は、上記問題を解消し、ロータの回転が停止するまでの時間短縮化が図れる作業性に優れた遠心機を提供することである。

上記の目的を達成するために本発明は、試料容器を収容可能なロータと、該ロータに回転動力を伝達する誘導モータと、該ロータ底部或いはロータ側面に埋め込まれたマグネットにより、上記ロータを判別するロータ判別信号を発生する第１の信号発生手段と、前記誘導モータの回転に応じたモータ回転信号を発生する第２の信号発生手段と、前記第１及び第２の信号発生手段からのロータ判別信号及びモータ回転信号が加えられる制御器とを備え、前記制御器は、前記ロータ判別信号によりロータを判別するようにした遠心機において、前記制御器は更に、該ロータの１回転当たりの前記ロータ判別信号の数と、該ロータ判別信号数をカウントする時間よりモータの回転数を算出し、前記第２の信号発生手段により発生するモータ信号数から算出されたモータの回転数と、前記ロータ判別信号の数より算出されたモータの回転数との違いを見張り、算出されたモータの回転数の差が所定の範囲以上の違いになった場合は、前記ロータ判別信号又は前記モータ回転信号のどちらかの信号が異常と判断し、異常と判断した場合には、前記誘導モータを駆動する信号の周波数を制御することにより、該誘導モータをブレーキモードで減速制御し、自然減速より短い時間で前記ロータの回転を停止させるようにしたことに一つの特徴を有する。

本発明によれば、モータ回転信号すなわち第２の信号発生手段の信号から算出されたモータ回転数と、前記ロータ判別信号の数より算出されたモータの回転数に基づいて異常を判別するため、ロータの回転が停止するまでの時間短縮化が図れる作業性に優れた遠心機を提供することができる。

本実施形態における遠心機を図１〜図４を用いて説明する。図１は本実施形態における遠心機の制御装置を示すブロック図、図２は本実施形態における遠心機の制御を示すフローチャート、図３は本実施形態における遠心機を示す概略構成図、図４は本実施形態における回転信号発生器１６からのモータ信号（ａ）とロータ判別信号インターフェース３からのロータ信号（ｂ）との関係を示すタイミングチャートである。

図１〜図３において、遠心機は、図示しないファンにより強制空冷される誘導モータ１５（以下モータと称す）と、モータ１５の回転動力を伝達するための出力軸によって回転され且つ試料容器１４を収容可能なロータ１３と、ロータ１３を収容し且つ外周に配される図示しない冷却パイプ内を流れる冷媒により冷却される回転室１２と、回転室１２の開口上部を閉塞或いは開放するためのドア１８と、ドア１８に設けた図示しないドアフックに係合可能な図示しないドアロック装置及び上記モータ１５などを収容する筐体１１上面部に設けたパネル部１７（操作表示装置）と、パネル部１７及び上記モータ１５を制御するための制御器１とを有し、更にロータ１３に設けたロータ判別信号発生器であるマグネット２及びロータ判別信号インターフェース３から構成されるロータ自動判別器とを備えている。

このような構成において、ロータ１３の回転中は、ドア１８に設けたドアフックにドアロック装置が係合し、ドア１８を開けられないようにドアロック制御している。また、ロータ１３の回転停止中は、ドア１８に設けたドアフックからドアロック装置が離脱し、ドア１８を開き回転室１２内からロータ１３を取り出すことができるように制御している。また、上記パネル部１７は、運転条件を入力するための設定部及びその運転条件などを表示するための表示部から構成されており、具体的にはＳＴＡＲＴＳＷ１９（スタートスイッチ），ＳＴＯＰＳＷ２０（ストップスイッチ），運転表示部である数字表示部２１の他にロータＩＤ表示部，回転速度表示指示器，遠心加速度表示指示器，ＲＯＴＯＲＳＷ，ＳＰＥＥＤ／ＲＣＦＳＷ，ジョグダイヤルを有している。

このような構成を有する遠心機は、試料を収容する試料容器１４をロータ１３に設けた試料挿入穴に挿入し、モータ１５の回転動力を伝達する回転軸上にロータ１３を載置した状態でドア１８を閉じて回転室１２内を密閉する。その後、パネル部１７に設けたスタートスイッチ１９をオンすることでモータ１５を回転させ試料の遠心分離を行う。モータ１５の回転に応じて発生する回転信号発生器１６のモータ回転信号であるモータ信号（ａ）は、制御器１の信号処理部４に入力されると共に、ロータ１３の回転に応じてのロータ底部或いはロータ側面に埋め込まれたマグネット２により発生するロータ判別信号器２のロータ信号（ｂ）は、ロータ判別信号インターフェース３を介して制御器１の信号処理部４に入力される。そして信号処理部４に入力されたこれら信号（ａ），（ｂ）を基にパネル部１７から設定された回転数にてモータ１５を制御している。

次に図４を用いて回転信号発生器１６からのモータ信号（ａ）とロータ判別信号インターフェース３からのロータ信号（ｂ）との関係を説明する。例えばモータ１５が１回転した時、回転信号発生器１６からの信号が３６個だとすると、波形成形／分周回路４ａを経ることにより信号処理部４には、９個のモータ回転信号数が入力されるようになっている。一方、ロータ１３が１回転した時、信号処理部４には、ロータ判別信号インターフェース３からの判別信号として４個のロータ信号が入力されるようになっている。よって、１回転当たりのモータ信号数に対するロータ信号数を信号処理部の記憶手段に記憶しておくことで、万一、モータ信号数に異常が発生しても４個のロータ信号を全カウントするまでにかかる時間を逆算（時間的処理）することにより、モータ１５の実回転数を算出することができる。このようにロータ１３の１回転当たりのロータ信号数を検出することによりモータ１５の実回転数を算出することができるので、モータ１５の回転数にマイナスのスベリ周波数を与える周波数制御を行うことにより、ブレーキモードでモータ１５の減速制御を行うことができる。これにより、自然減速時より短い時間でロータ１３の回転を停止させることができるので、使用者の待機時間を短くして作業効率の向上を図ることができる。

この制御を図２を参照して説明する。

回転信号発生器１６が正常なら次のステップに進み、回転信号発生器１６からモータ１５の回転数を算出する。算出された回転数は次のステップにおいて記憶され、記憶された回転数に基づいて、前記インバータ制御によりモータ１５が制御される。

一方回転信号発生器１６が正常でないなら次のステップに進み、アラーム表示されると共に減速停止が行われ、ロータ判別信号（ｂ）から回転数が算出される。すなわち前記信号処理部４が４個のロータ判別信号（ｂ）が入力される時間を監視し、この時間を逆算することによりロータ１３すなわちモータ１５の回転数を算出できる。算出された回転数は、上記同様、次のステップにおいて記憶され、記憶された回転数に基づいて、前記インバータ制御によりモータ１５が制御される。すなわちモータ１５が減速制御される。

なお、上述した実施形態では、正常時に記憶した１回転当たりのモータ信号数に対するロータ信号数を記憶手段に記憶しておくことで、運転中にモータ信号数の異常を判断した場合にはモータ１５の減速制御を行うとしたが、ロータ信号数から算出された回転数を常に算出することで、モータ信号数から算出された回転数とロータ信号数から算出された回転数との違いを見張り、回転数異常と判断した場合（例えば計算誤差を考慮して５％の違いなど）に、即ちどちらかの信号が異常と判断した場合にモータ１５の減速制御を行うようにしても良く、これにより運転時早々に回転数異常と判断することができる。

本発明になる遠心機の制御装置を示すブロック図である。本発明になる遠心機の制御を示すフローチャートである。本発明になる遠心機を示す概略構成図である。本発明になる回転信号発生器からのモータ信号（ａ）とロータ判別信号インターフェースからのロータ信号（ｂ）との関係を示す波形のタイミングチャートである。

符号の説明

１は制御器、２はロータ判別信号発生器、３はロータ判別信号インターフェース、４は信号処理部、４ａは分周部、１１は遠心機筐体、１２は回転室、１３はロータ、１４は試料容器、１５はモータ、１６は回転信号発生器、１７はパネル部、１８はドア、１９はスタートスイッチ、２０はストップスイッチ、２１は回転速度表示部、（ａ）はモータ信号、（ｂ）はロータ信号である。

Claims

試料容器を収容可能なロータと、
該ロータに回転動力を伝達する誘導モータと、
該ロータ底部或いはロータ側面に埋め込まれたマグネットにより、上記ロータを判別するロータ判別信号を発生する第１の信号発生手段と、
前記誘導モータの回転に応じたモータ回転信号を発生する第２の信号発生手段と、
前記第１及び第２の信号発生手段からのロータ判別信号及びモータ回転信号が加えられる制御器とを備え、前記制御器は、前記ロータ判別信号によりロータを判別するようにした遠心機において、
前記制御器は更に、該ロータの１回転当たりの前記ロータ判別信号の数と、該ロータ判別信号数をカウントする時間よりモータの回転数を算出し、
前記第２の信号発生手段により発生するモータ信号数から算出されたモータの回転数と、前記ロータ判別信号の数より算出されたモータの回転数との違いを見張り、算出されたモータの回転数の差が所定の範囲以上の違いになった場合は、前記ロータ判別信号又は前記モータ回転信号のどちらかの信号が異常と判断し、
異常と判断した場合には、前記誘導モータを駆動する信号の周波数を制御することにより、該誘導モータをブレーキモードで減速制御し、自然減速より短い時間で前記ロータの回転を停止させるようにしたことを特徴とする遠心機。