JPH0744880B2 - マグネットカップリングの脱調を検出する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明に係るマグネットカップリングの脱調を検出す
る方法は、ジャーファーメンタ、バイオリアクタ等に組
み込まれ、培養槽等に入れられた培養液等を攪拌する場
合に利用するマグネットカップリングの運転状況を観察
するものである。即ち、このマグネットカップリングを
構成し、粘性液体を攪拌する攪拌翼を固定した従動側磁
石が、モータによって回転されて駆動側磁石の回転と同
期して回転しなくなる脱調が生じた場合にこれを検知す
る。そして、必要に応じて、この様な脱調が再び生じな
い様にしてから、マグネットカップリングを組み込んだ
装置を再起動する。

（従来の技術） ジャーファーメンタ、バイオリアクタ等、各種の培養装
置等にマグネットカップリングを設けて、培養槽等に貯
溜した培養液等を、この培養液等を全く漏洩させる事な
く外から攪拌自在としている。例えば第１図に示す様
に、培養槽１の底面直下にモータ２によって回転駆動さ
れる駆動側磁石３を、上記底面直上に攪拌翼４を固定し
た従動側磁石５を、互いに対向させて設けている。

上記駆動側、従動側両磁石３、５は、それぞれＳ極とＮ
極とを円周方向に亙って、蜜柑の切り口状となる様に、
同じピッチで交互に連続させている。そして、駆動側磁
石３のＮ極と従動側磁石５のＳ極とを、同じくＳ極とＮ
極とを、互いに対向させる事により、駆動側磁石３の回
転力が従動側磁石５に迄伝わる様にしている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上述の様にジャーファーメンタ等に組み込ま
れて使用されるマグネットカップリングに於いては、従
来次に述べる様な解決すべき点である。即ち、駆動側磁
石３のＮ極と従動側磁石５のＳ極とが、同じくＳ極とＮ
極とが、互いに対向した状態の場合、駆動側磁石３の回
転に伴なって従動側磁石５が回転し、この従動側磁石５
に固定の攪拌翼４を回転させて、培養槽１内に貯溜した
培養培養液等を攪拌する事ができる。ところが、駆動側
磁石３の極性と従動側磁石５の磁性とが上記した関係か
ら外れる、所謂脱調を生じた場合、駆動側磁石３の回転
が従動側磁石５に迄伝わる事がなくなる。この結果、培
養槽１内に貯溜した培養液等を撹拌できなくなる。

ジャーファーメンタ等によって培養作業を行なう場合、
上記攪拌翼４を長時間（数日間）に亙って移動する場合
が多く、夜間はマグネットカップリングを設けたジャー
ファーメンタ等を無人運転する場合が多い。この様な無
人運転の間に上述の様な脱調が発生した場合、攪拌翼４
が停止したままの状態となる事で、所期の培養が行なえ
なくなるだけでなく、攪拌翼４が激しく振動して、この
攪拌翼４や培養槽１を破損する原因となってしまう。即
ち、脱調の発生によって、駆動側磁石３と従動側磁石５
とが同期して回転しなくなった場合（従動側磁石５が回
転せず、駆動側磁石３のみが回転する様になった場
合）、駆動側磁石３の回転に伴なって同極同士の反発と
異極同士の引き付け合いとが交互に繰り返される。この
為、従動側磁石５が細かく昇降し、上記の様な振動を発
生する。

特にメジャーファーメンタによって培養作業を行なう場
合、培養の進行に伴なって、培養槽１中に貯留した培養
液等の粘性が高くなる場合が多い。この結果、粘性が高
くなった培養液等の中でそれ迄と同じ速さで回転する事
ができなくなった従動側磁石５と、それ迄と同じ速さで
回転を続ける駆動側磁石３との位相がずれ、脱調が発生
する場合が多い。

この様な脱調を検出する方法として、攪拌翼４を固定し
た軸の回転速度と、モータ２の回転速度とを互いに独立
して検出し、両回転速度の間にずれを生じた場合にマグ
ネットカップリングが脱調したとする方法が考えられ
る。ところが、この様な方法で脱調を検出するには、回
転速度検出用のセンサを２個必要とする。しかも、培養
槽１側に設けられた、攪拌翼４を固定した軸の回転速度
を検出するセンサの信号取り出しが面倒になる事が避け
られない。

本発明のマグネットカップリングの脱調を検出する方法
は、脱調が発生した場合、駆動側磁石３に加わる負荷が
極端に減少し、この駆動側磁石３を回転駆動するモータ
２が高速で回転する様になる事を利用して、上記脱調を
検出するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明のマグネットカップリングの脱調を検出する方法
は、モータによって回転駆動される駆動側磁石と、隔壁
を介してこの駆動側磁石に対向し粘性を有する液体中で
回転する攪拌翼を結合した従動側磁石とが同期して回転
しなくなる、マグネットカップリングの脱調を検出する
ものである。

この様な脱調を検出する為、本発明の方法では、上記モ
ータとして、供給される電気エネルギ（＝電気的エネル
ギ＝電力）の増大に伴ってトルクを増大させるものを使
用する。そして、このモータに供給する電気エネルギ
を、駆動側磁石を回転させる為に必要なトルクに応じて
調節自在とする。これと共に、上記駆動側磁石を回転さ
せる為に必要なトルクが零に近い場合にも上記モータに
電気エネルギを少しだけ供給するものとする。そして、
上記マグネットカップリングの使用時に上記モータへの
通電に基づいて回転する。このモータの回転軸に機械的
に結合された部分に付設した回転検出器により、上記モ
ータの回転速度を検出して、この回転速度が一定値以上
になった場合に、上記駆動側、従動側両磁石から成るマ
グネットカップリングが脱調したと判断する。

（作 用） 上述の様に構成される本発明の脱調を検出する方法によ
って、マグネットカップリングの運転状況を観察する場
合に於いて、駆動側磁石と従動側磁石とが互いに所定の
位相関係で整合して、駆動側磁石の回転に伴ない従動側
磁石が回転する状態となっている場合は、上記駆動側磁
石を指示した回転数で回転させるのに必要なトルクが成
る程度大きい。この為、この駆動側磁石を回転させる為
のモータは或る程度以上高速で回転する事がなく、上記
マグネットカップリングは脱調していないと判断され
る。

駆動側磁石と従動側磁石との間で脱調が発生し、上記両
磁石が同期して回転しなくなった場合、駆動側磁石は従
動側磁石と関係なく回転する様になり、この駆動側磁石
の回転に対するトルクは極く小さく（殆ど零と）なる。

駆動側磁石回転駆動用のモータは、供給される電気エネ
ルギを、駆動側磁石を回転させる為に必要なトルクに応
じて変化させるものとされているが、上記トルクが零に
近い場合でも若干の電気エネルギが供給される様に構成
されている。この為、上記脱調に基づいて駆動側磁石を
回転させるのに必要なトルクが極く小さくなった場合、
上記モータは高速で回転する様になる。

従って、このモータの回転速度を観察すれば、脱調の有
無を知る事が可能となり、この回転速度が一定以上に達
した場合に、脱調が発生したと判断して、その対策を講
じる。

（実施例） 次に、本発明のマグネットカップリングの脱調を検出す
る方法と、本発明を利用して脱調を検出した後、マグネ
ットカップリングを再起動する方法とを説明する。尚、
供給される電気エネルギの増大に伴ってトルクを増大さ
せるモータとして直流モータが周知である。又、直流モ
ータに供給する電気エネルギの供給量は、この直流モー
タに通電する配線途中に電流計或は電圧計（又はその両
方）を設ける事で容易に知れる事、及び電流或は電圧を
変える事で直流モータのトルクを調節できる事は周知で
ある。従って、直流モータを使用して本発明を実施する
事は当業者にとって容易である為、以下の実施例は、直
流モータに比べて一般性に欠ける、交流インダクション
モータを使用して本発明を実施する場合に就いて説明す
る。

周知の様に交流インダクションモータは、出力軸に負荷
が加わらない状態に於いては、供給される電気エネルギ
の量に関係なく一定の速さで回転するが、回転トルクは
供給された電気エネルギの量に比例して大きくなる。従
って、この様な交流インダクションモータによって攪拌
軸等を低速で回転駆動する場合、モータの出力軸の回転
速度を、この出力軸若しくはこの出力軸に機械的に結合
された部分に付設した回転検出器により検出し、この回
転速度が指示値に一致する様に、モータに供給する電気
エネルギの量を調節する。

例えば、粘性液体を攪拌する攪拌翼の回転駆動に使用す
る場合、上記液体の粘性が高くなって、攪拌翼を駆動す
る為に要するトルクが大きくなった場合には、モータに
供給する電気エネルギの量を多くする。そして、反対に
粘性が低くなって、攪拌翼を駆動する為に要するトルク
が小さくなった場合には、モータに供給する電気エネル
ギの量を少なくする。

この様に交流インダクションモータに供給する電気エネ
ルギの量を調節するのは、第２図に斜線で示したａ部分
（実際にモータに供給される電気エネルギ分）を増減さ
せる（直線Ａを左右にずらせる）事で行なう。即ち、上
記交流インダクションモータの制御回路中に高速スイッ
チング回路を設け、図２に曲線で示す電圧が０になった
瞬間から上記直線Ａまでの時間を変える事で、上記電気
エネルギの量の調節を行なう。更に、本発明の方法を実
施する場合には、上記トルクが零に近付いた場合でも、
供給する電気エネルギは零とせず、同図に斜格子部分ｂ
で示した、僅かな電気エネルギ（この程度のエネルギで
は、負荷が加わった駆動側磁石を回転させる事はできな
い）を供給し続ける。

この為、駆動側、従動側両磁石が互いに整合して、従動
側磁石を回転させるのに必要なトルクがそのまま駆動側
磁石を回転させるのに必要なトルクとなっている場合
は、交流インダクションモータは、制御器から指示され
た一定の回転速度で回転を続ける。これに対して、脱調
に基づいて駆動側磁石を回転させるのに必要なトルクが
極く小さくなった場合は、上記交流インダクションモー
タは高速で回転する様になる。

従って、このモータの回転速度を観察すれば、マクネッ
トカップリングの脱調の発生を検知して、その対策を講
じる事ができる。例えば、脱調の発生を検出した場合
に、上記交流インダクションモータを一端停止させた後
に再起動し、再起動後は脱調前よりも低い回転速度で再
び回転させれば、脱調する事なく、攪拌翼を結合した従
動側磁石を回転駆動できる。

（発明の効果） 本発明のマグネットカップリングの脱調を検出する方法
は、以上に述べた通り構成され作用する為、各種有害な
結果を引き起こす脱調の発生を確実に検知し、更に必要
に応じてその対策を講じる事が可能となる。この為、ジ
ャーファーメンタ等の培養装置を夜間無人運転する場合
にも、大切な試料を駄目にしたり、或は培養装置を破損
する事を確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により脱調検知を行なうマグネッ
トカップリングを示す縦断面図、第２図は交流インダク
ションモータの回転制御を説明する為の線図である。 1:培養槽、2:モータ、3:駆動側磁石、4:攪拌翼、5:従動
側磁石。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータによって回転駆動される駆動側磁石
   と、隔壁を介してこの駆動側磁石に対向し粘性を有する
   液体中で回転する攪拌翼を結合した従動側磁石とが同期
   して回転しなくなる、マグネットカップリングの脱調を
   検出する方法であって、上記モータとして、供給される
   電気エネルギの増大に伴ってトルクを増大させるものを
   使用し、このモータに供給する電気エネルギを、駆動側
   磁石を回転させる為に必要なトルクに応じて調節自在と
   すると共に、上記駆動側磁石を回転させる為に必要なト
   ルクが零に近い場合にも上記モータに電気エネルギを少
   しだけ供給するものとし、上記マグネットカップリング
   の使用時に上記モータへの通電に基づいて回転する、こ
   のモータの回転軸に機械的に結合された部分に付設した
   回転検出器により、上記モータの回転速度を検出して、
   この回転速度が一定値以上になった場合に、上記駆動
   側、従動側両磁石から成るマグネットカップリングが脱
   調したと判断する、マグネットカップリングの脱調を検
   出する方法。