JPH09984A

JPH09984A - 遠心分離機用温度制御装置

Info

Publication number: JPH09984A
Application number: JP15193095A
Authority: JP
Inventors: Shinji Azuma; 真二我妻
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 1995-06-19
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 1997-01-07

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、遠心分離機の温度制御装置に関す
るものであり、その目的とするところは、機差によって
変化する係数の値を自動調整することで、バラツキの生
じない温度制御を行うことである。【構成】磁石１５と回転センサ１４により回転体の回
転数Ｎを検出し、外気温用温度センサ１２により周囲温
度ＴＡを検出することで、駆動装置温度の計算値ＴＨＦ
を求めると共に、駆動装置用温度センサ１１に駆動装置
で発生した熱が伝わるまでの間、温度制御のパラメータ
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、遠心分離機本体が異な
ることで生じる機差量を計算することにより自動的に補
正を行う調整装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の遠心分離機における回転体温度制
御装置は、実開昭６３−１８５４６５号公報に記載され
ているように、回転室や熱交換器の温度を測定し、回転
数や周囲温度が変わることによって、予め設定した補正
温度を測定値に加える補正方法が行われていた。しか
し、上記方法による補正温度は、同種類の遠心分離機に
おいて共通の値が用いられているため、駆動装置のバラ
ツキ等に対しては無補正となっていた。このため、機差
が生じると正確な温度制御を行うことができなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】遠心分離機で試料を分
離する場合には、回転体を任意の温度に制御しなければ
ならなかった。しかし、駆動装置の軸受け付近で発熱し
た熱が駆動軸を伝わり回転体に流れ込んでしまっている
ため、回転体温度制御における精度を低下させてしまっ
ていた。この対策として、駆動装置に温度センサを取付
け、回転体に流れ込む熱を補正していた。その際、安全
性を高めるため駆動装置の温度センサを発熱源である駆
動軸の近くに取付けることができず、結果的に駆動軸か
ら離れた位置であるハウジングに温度センサを取付けて
いた。しかし、この位置では、発熱源に対して時間的遅
れを有して温度上昇するため、回転体の温度制御におい
ても遅れが生じてしまっていた。そこで、温度センサの
取付け位置における温度が平衡に達するまで、回転体の
回転数と周囲温度から到達温度を計算する式を用いて温
度制御を行っていた。この機能によって温度制御の遅れ
はカバーしていた。

【０００４】しかし、駆動装置の構造が変わり機差が生
じると、上記の回転数と到達温度の関係式が異なってく
る。よって、関係式を実験等で導きだしプログラムする
等の作業が必要となってしまっていた。仮に共通の式を
用いた場合、計算値と測定値との間に差が生じ計算値を
用いた時間内は、正確な温度制御ができず回転体の過冷
却または冷却不足等の問題が生じていた。

【０００５】本発明の目的は、駆動装置が異なることで
変化する式を自動的に導きだすことによって、実験で新
たに式を導いてプログラムする手間を省くと共に、駆動
装置の到達温度を容易に予測することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】遠心分離機の駆動装置の
到達温度は回転体の回転数と遠心分離機の周囲温度を用
いた式により計算できる。その際、駆動装置の到達温度
と回転数は係数を用いた比例関係である。この係数が駆
動装置が異なることによって変化する機差量となる。こ
の式が遠心分離機の記憶装置に記憶されており、回転数
と周囲温度を測定し、式に挿入することで駆動装置の到
達温度の計算値を得ることができる。また遠心分離機を
組み立てた後における補正作業の手順は、まず第１に駆
動装置毎に異なる係数の補正として回転体を回転させて
行う。駆動装置の温度は最初周囲温度と等しいが、回転
によって上昇する。その際、駆動装置の違いによって係
数に差が生じる。その時の係数を駆動装置に付けた温度
センサの測定値、周囲温度更には回転数から導きだし、
記憶装置に記憶させる。以降の運転において上記係数を
用いて温度制御を行うことで達成される。

【０００７】

【作用】遠心分離機の駆動装置は、寸法や組立時の力の
差によって、回転による発熱量が異なってくる。その発
熱量の違いは、駆動装置の温度を計算する際、回転数に
かかる比例項の差で表すことができる。本発明は、組立
終了後、最初に行う調整運転によって、駆動装置用温度
センサの測定値と回転数及び周囲温度から比例項を導き
だし、更にこの比例項を記憶装置に記憶させて以後補正
を行うことにより駆動装置の自動調整を行うよう作用す
る。

【０００８】

【実施例】図１は遠心分離機の自動調整装置の一実施例
を示す構成図である。分離されるべき試料は回転体１内
に挿入され、回転体１を回転室であるチャンバ１６内に
セット後、チャンバ１６内を真空ポンプ２４で真空に引
き、回転体１を高速回転させて遠心力で試料を分離す
る。この際、回転体１の出し入れは、チャンバ室ドア３
の開閉時に行われる。回転体１を高速回転させる駆動装
置は、モータ８と、モータから伸びている駆動軸である
フレキシブル・シャフト９と、モータ８を挿入するハウ
ジング７と、モータ８を入れるためのシャフト・ケース
５と、ハウジング７、シャフト・ケース５に対してフレ
キシブル・シャフト９を支持するボールベアリング６
と、外部に対しての真空シールであるベローズ１８とか
ら構成されている。回転体１が回転することで、埋め込
まれている磁石１５の回転数Ｎを回転センサ１４が検出
している。チャンバ１６内ではボウル２がプレート１７
上に設置されている。更にプレート１７とボウル２の間
には熱交換器であるサーモ・モジュール４が設置されて
いる。サーモ・モジュール４は、サーモ・モジュール駆
動回路１３からの信号によって、ボウル２の冷却・加熱
を行う。チャンバ１６内は真空に保たれるため、回転体
１の冷却・加熱はボウル２からの輻射で行われる。ここ
で、ボウル温度を特定の温度に制御することで、回転体
１を設定温度に維持している。その際、ボウル温度をボ
ウル用温度センサ１０で測定している。駆動装置の発熱
源は、モータ８とボール・ベアリング６である。その熱
は、フレキシブル・シャフト９を伝わって回転体１に流
れ込む。この伝熱を測定する駆動装置用温度センサ１１
は、発熱源であるモータ８やボール・ベアリング６の近
くには装着できない。これは安全上の問題があるためで
ある。よって、駆動装置用温度センサ１１の装着箇所
は、モータ８やボール・ベアリング６から離れた位置で
あるハウジング７とした。回転体１に伝わる熱は、他に
ドア３からの輻射があげられる。このドア３の温度は遠
心分離機の周囲温度ＴＡに等しい。周囲温度ＴＡを測定
するため、チャンバ１６の外側に外気温用温度センサ１
２を設置する。ボウル用温度センサ１０、駆動装置用温
度センサ１１及び外気温用温度センサ１２のそれぞれの
出力は、Ａ／Ｄコンバータ１９でＡ／Ｄ変換され、ＣＰ
Ｕ２０に入力される。遠心分離機のユーザは、操作パネ
ル２２から回転体の設定温度ＴＳＥＴや、回転数ＮＳＥ
Ｔを入力する。回転体１の温度ＴＲを設定温度ＴＳＥＴ
に近い値で制御を行うため、必要とされるボウル温度制
御値ＴＢＬＳＥＴを下記の（１）式より計算し、サーモ
モジュール駆動回路１３によって、ボウル温度ＴＢＬを
ボウル温度制御値ＴＢＬＳＥＴに近づける。

【０００９】ＴＢＬＳＥＴ＝ａ・ＴＨ＋ｂ・ＴＳＥＴ＋ｃ・ＴＡ・・・（１）上記方式によって、回転体１の温度ＴＲは、設定温度Ｔ
ＳＥＴに近い値で制御される。（１）式は、ＥＰＲＯＭ
２１に記憶され、温度制御運転時には、常に読み出され
計算が行われている。一方、ＥＥＰＲＯＭ２３は、電気
信号によって書き込みが可能な素子であり、調整運転時
に機差量を記憶させ以降の通常運転時に機差量を読みだ
して計算を行う。

【００１０】図２は上記方式の温度制御を行った時の各
部の温度の時間適な変化を示したものである。ｔ０で回
転及び温度制御がスタートする。周囲温度ＴＡが一定で
あっても回転体１を回転させることで駆動装置温度ＴＨ
が時間と共に上昇していく。（１）式からボウル温度制
御値ＴＢＬＳＥＴを計算して、ボウル温度ＴＢＬを近づ
ける。しかし、駆動装置はボウル２と比較して熱容量が
大きいため、最高温度に到達するまでには時間がかか
る。よって（１）式中に駆動装置温度ＴＨをそのまま挿
入すると、ボウル温度が最終目標温度に到達するには、
ＴＢＬ１のようにＴＳ２の時間がかかってしまう。そこ
で、回転体１の回転数Ｎと駆動装置温度ＴＨが、図３に
示すように比例関係にあることを利用し（２）式から駆
動装置の到達温度を計算し計算値をＴＨＦとする。

【００１１】ＴＨＦ＝Ｋ・Ｎ＋ＴＡ・・・・・（２）（２）式において、Ｋは回転数Ｎの比例項である。駆動
装置温度ＴＨが最高値に到達する時間ＴＣ１では、計算
値ＴＨＦを駆動装置温度ＴＨの代わりに（１）式に挿入
して、ボウル温度制御値ＴＢＬＳＥＴを計算する。よっ
て、ボウル温度はＴＢＬ１のように変化し、最終目標温
度到達時間もＴＳ１のように短くなる。ここで係数Ｋ
は、全ての遠心分離機で共通の値をとるとは限らない。
特にシャフトケース５やハウジング７の寸法が変わった
りすることで係数Ｋが異なる。よって係数Ｋの違いが機
差となって、ＥＥＰＲＯＭに記憶される。本発明では係
数Ｋの調整を行う。調整方法として、駆動装置を該遠心
分離機に組み込んだ後、回転体１を回転させる調整運転
を行う。図４は自動調整の一連の動作を示したフローチ
ャートである。遠心分離機の電源がＯＮする。ボウル温
度ＴＢＬ、駆動装置温度ＴＨ、周囲温度ＴＡの測定が開
始される。作業者が、校正運転の実行を該パネル２２か
ら入力する。校正運転の実行であれば、校正運転をスタ
ートさせる。まず所定の温度ＴＳＥＴ、所定の回転数Ｎ
ＳＥＴを設定する。続いて回転センサ１４による回転数
の検出がスタートする。次に真空ポンプがＯＮし、温度
制御、駆動装置による回転がスタートする。次に回転数
Ｎが設定値ＮＳＥＴに達したかのチェックし、駆動装置
温度ＴＨが最高点に到達して安定したかのチェックをす
る。駆動装置温度ＴＨが最高点に達しているならば、そ
の時点の駆動装置温度ＴＨと、周囲温度ＴＡと、回転数
Ｎとから係数Ｋを計算する。計算式を（３）式に示す。

【００１２】Ｋ＝（ＴＨ−ＴＡ）／Ｎ・・・（３）計算した係数ＫをＥＥＰＲＯＭに記憶させる。この時点
で自動調整運転が終了する。

【００１３】本発明の一例を以下に示す。調整運転を１
００kmin~¹で行った時、温度センサでの測定値では、Ｔ
Ｈは４４．２℃、ＴＡは２０℃であった。この結果、比
例項Ｋは、Ｋ＝（４４．２−２０）／１００＝０．２４２・・・（４）となる。よって、（１）式は、ＴＨＦ＝０．２４２・Ｎ＋ＴＡ・・・（５）のように表せ、回転数が変わっても駆動装置の到達温度
を予測できる。

【００１４】なお、（２）式で用いている回転数Ｎは、
回転センサによって検出した値であるが、代わりにユー
ザーが設定した回転数ＮＳＥＴを用いても、同様の効果
が得られる。またチャンバ１６内を真空引きしない遠心
分離機においても、同様の効果が得られる。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、遠心分離機の駆動装置
の到達温度を温度センサで測定し、回転数と遠心分離機
の周囲温度とから計算する際に必要な係数を、調整運転
で導きだして記憶装置に記憶させるので、駆動装置のバ
ラツキに関係なく駆動装置の到達温度を予測することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる遠心分離機の自動調整装置の一
実施例を示す構成図である。

【図２】本発明になる遠心分離機の各部の温度の時間
的変化を示すグラフである。

【図３】本発明になる遠心分離機の回転体の回転数と
駆動装置温度の関係を示すグラフである。

【図４】本発明になる遠心分離機の自動調整装置の一
連の動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１は回転体、２はボウル、３はドア、４はサーモモジュ
ール、５はシャフトケース、６はボールベアリング、７
はハウジング、８はモータ、９はフレキシブルシャフ
ト、１０はボウル用温度センサ、１１は駆動装置用温度
センサ、１２は外気温用温度センサ、１３はサーモモジ
ュール駆動回路、１４は回転センサ、１５は磁石、１６
はチャンバ、１７はプレート、１８はベローズ、１９は
Ａ／Ｄコンバータ、２０はＣＰＵ、２１はＥＰＲＯＭ、
２２は操作パネル、２３はＥＥＰＲＯＭ、２４は真空ポ
ンプである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料を収容する回転体と、該回転体を回
転させるための駆動装置と、該回転体の回転数を検出す
るための検出手段と、周囲温度を検出するための検出手
段と、該駆動装置の温度を測定するためのセンサとを備
えた遠心分離機用温度制御装置において、前記回転数及
び前記周囲温度から前記駆動装置の温度を計算する機能
を有し、前記駆動装置温度の計算値と前記センサの測定
値とを比較することによって、遠心分離機が異なること
で生じる機差量を導き出し、且つ記憶装置に該機差量を
記憶させ、該計算値を該測定値に一致させる補正を行う
ことを特徴とする自動調整機能を有した遠心分離機用温
度制御装置。
【請求項２】検出した前記回転数の代わりに設定回転
数を用いることで、前記駆動装置の温度を計算すること
を特徴とする請求項１記載の遠心分離機用温度制御装
置。