(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部が形成された遠心機本体と、
該開口部を閉鎖可能なドアと、
該ドアが閉鎖位置にあることを検出してその旨の信号を発生するドアスイッチと、
該ドアによる該開口部の閉鎖状態を維持するドアロック状態とするか又は該閉鎖状態を解除するアンロック状態とするドアロック機構と、
該開口部を介して挿入する試料入り試験管を載置するための回転可能なロータと、
該ロータに回転力を与えるモータと、
該ドアによって該開口部が閉鎖されたことを検知したときの該ドアスイッチの信号を受け該モータの駆動を開始させる制御手段とを有する遠心機であって、
該モータに直列に接続された第１のスイッチング素子と、
該モータに並列に接続された第２のスイッチング素子と、
該モータに直列に接続された電流検出素子と、
オフ状態の時に該ドアロック機構をドアロック状態とし、オン状態の時に該ドアロック機構をアンロック状態とするドアロックスイッチング素子と、
該ロータの回転を停止させる時に操作されその旨の信号を発生するストップスイッチとを備え、
該制御手段は、
該ドアスイッチの信号を受けて該第１のスイッチング素子をオン状態、該第２のスイッチング素子をオフ状態として該モータを駆動し、
該電流検出素子の検出信号を受けて異常状態か否かを検出し、異常状態と検出した時に該第１のスイッチング素子をオフ状態、該第２のスイッチング素子をオフ状態として該モータを自然減速させると共に自然減速した後第２所定時間経過後に該ドアロックスイッチング素子をオン状態として該ドアロック機構をアンロック状態とし、
該ストップスイッチの信号を受けて、該第１のスイッチング素子をオフ状態、該第２のスイッチング素子をオン状態として該モータを強制制動すると共に強制制動した後の第１所定時間経過後に該ドアロックスイッチング素子をオン状態として該ドアロック機構をアンロック状態とすることを特徴とする遠心機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は遠心機に関し、特に、ロータを回転させるモータに異常電流が流れた場合にロータの回転を停止させ、その後ドアロックを解除するようにした遠心機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、１〜２ｍｌ程度の微量の試料を試験管中に入れて遠心分離する、比較的安価で簡単な構造の遠心機が知られている。このタイプの遠心機は、遠心機本体を有し、遠心機本体には鉛直上方に開口する開口部が形成されている。開口部には、ドアとドアロック機構とが設けられている。ドアは、当該開口部を閉鎖可能であり、ドアロック機構は、該ドアによる該開口部の閉鎖状態を維持するドアロック状態とするか又は該閉鎖状態を解除するアンロック状態とする。
【０００３】
遠心機本体内部には、モータとロータと制御手段とが設けられており、ロータはモータに駆動連結され、モータの駆動によりロータが回転するように構成されている。ロータには、試験管を保持するための試験管ホルダが設けられており、試料の入った試験管が試験管ホルダによって保持されてロータが回転することによって遠心分離が行われる。モータは、制御手段に接続されており、モータの駆動は制御手段によって制御される。また、制御手段は、ドアロック機構にも接続されており、ユーザがドアを閉めドアロック状態となったときには、その旨を制御手段が検知する。
【０００４】
このタイプの遠心機の操作は、原則として電源をオンするだけである。より具体的には、電源をオンするためのドアスイッチが設けられており、ユーザが開口部から微量の試料が入った試験管を遠心機本体内へ挿入し、ロータの試験管ホルダに保持させた後にドアを閉じると電源がオンになる。電源がオンとなったことで制御手段はドアが閉じたと判断する。制御手段は、ドアロック機構をドアロック状態としてユーザがドアを開けられない状態とし、モータを駆動させロータを回転させる。ロータは、一定の回転数で数秒間乃至数分間といった比較的短い所定時間回転し続けた後に自動的に停止するか、または、モータの駆動中にストップスイッチがユーザによって操作されることによって、モータへの電力供給が停止されて回転が停止する。なお、ドアを閉じた後にドアロック機構がドアロック状態とされるのは、モータ駆動時の事故防止のためである。
【０００５】
このタイプの廉価な遠心機では、ロータが回転しているか否かを検知する回転センサーは設けられておらず、回転数の検知は行われない。制御素子のオープン異常またはモータの断線などの異常によりロータが回転しないときには、そのまま放置しておいても大きな被害とはならないので、特に回転数の異常を検知する必要もなく、これらの異常の検出は行っていない。一方、モータの短絡異常により、モータに接続されている電流制限抵抗に過大な電流が流れた場合や、制御素子あるいは電流制限抵抗の短絡異常で過大電流が流れた場合には、放置しておくと大きな被害が発生する。回転センサーが設けられていないため回転数の異常によりこれらの異常を検知することは出来ないが、これらの異常が生ずることを予め想定してヒューズや電流制限抵抗を設けたり、モータに温度センサーを設けたりして検知し、異常時には遠心機全体の動作を停止させることにより対処していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の遠心機では、異常が発生するとモータの駆動が停止されるとともに遠心機全体の動作が停止されてしまうため、異常による被害発生を未然に防止することはできるのであるが、ドアロック機構がドアロックの状態を維持したまま動作が完全に停止してしまうため、ユーザは容易にドアを開けることができないという不具合が生じていた。
【０００７】
そこで、本発明は、モータの短絡異常等の異常時に、遠心機のロータの回転を停止させた後に遠心機本体のドアを開けることができる遠心機を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、開口部が形成された遠心機本体と、該開口部を閉鎖可能なドアと、該ドアが閉鎖位置にあることを検出してその旨の信号を発生するドアスイッチと、該ドアによる該開口部の閉鎖状態を維持するドアロック状態とするか又は該閉鎖状態を解除するアンロック状態とするドアロック機構と、該開口部を介して挿入する試料入り試験管を載置するための回転可能なロータと、該ロータに回転力を与えるモータと、該ドアによって該開口部が閉鎖されたことを検知したときの該ドアスイッチの信号を受け該モータの駆動を開始させる制御手段とを有する遠心機であって、該モータに直列に接続された第１のスイッチング素子と、該モータに並列に接続された第２のスイッチング素子と、該モータに直列に接続された電流検出素子と、オフ状態の時に該ドアロック機構をドアロック状態とし、オン状態の時に該ドアロック機構をアンロック状態とするドアロックスイッチング素子と、該ロータの回転を停止させる時に操作されその旨の信号を発生するストップスイッチとを備え、該制御手段は、該ドアスイッチの信号を受けて該第１のスイッチング素子をオン状態、該第２のスイッチング素子をオフ状態として該モータを駆動し、該電流検出素子の検出信号を受けて異常状態か否かを検出し、異常状態と検出した時に該第１のスイッチング素子をオフ状態、該第２のスイッチング素子をオフ状態として該モータを自然減速させると共に自然減速した後第２所定時間経過後に該ドアロックスイッチング素子をオン状態として該ドアロック機構をアンロック状態とし、該ストップスイッチの信号を受けて、該第１のスイッチング素子をオフ状態、該第２のスイッチング素子をオン状態として該モータを強制制動すると共に強制制動した後の第１所定時間経過後に該ドアロックスイッチング素子をオン状態として該ドアロック機構をアンロック状態とする遠心機を提供している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態による遠心機１について、図１乃至図３を参照しながら説明する。遠心機１は略ドーム状をした遠心機本体１０を有しており、その上部には鉛直上方に開口する開口部１０ａが形成されている。開口部１０ａの近傍であって図１における右端の位置には、断面視略半円形状のドア１１が蝶着されており、ドア１１は開口部１０ａをドーム状に覆うようして閉鎖可能であるとともに、蝶着されている位置を軸として回動可能となっている。ドア１１は図示せぬスプリングによってドア１１が開く方向、即ち、略鉛直上方へ付勢されており、後述のドアロック機構２０がドアロック状態でないときであってドアに力が作用していないときには、ドア１１が少し開いた半開きの状態となるように構成されている。
【００１０】
開口部１０ａの図１における左端の位置には、ドアロック機構２０が設けられており、ドアロック機構２０は、所定の軸を中心としてソレノイドによって回動される爪部２１と、爪部２１を回動させるソレノイドを備えるドアロック装置２２とを有している。また、開口部１０ａの図１における左端の位置には、ユーザによってドア１１が閉じられたことを検知するドアスイッチ２３が設けられている。ドア１１の図１における左端であって爪部２１に対向する位置には爪係合部１１Ａが設けられている。
【００１１】
ドアロック機構２０は、爪部２１が所定の軸を中心として回動して爪係合部１１Ａに係合した後に、爪部２１が回動不能の状態とされることにより、ドア１１によって開口部１０ａの閉鎖された状態が維持されるドアロック状態となる。ドアロック状態のときには、ユーザはドア１１を開けることはできない。また、ドアロック機構２０は、爪部２１が回動され爪係合部１１Ａとの係合が解除されるとアンロック状態となり、図示せぬスプリングによってドア１１が少し開かれた半開きとされる。
【００１２】
ドアロック装置２２は、後述のようにドアロックスイッチング素子３３を介して制御手段３２に接続されており、制御手段３２による制御によってソレノイドを介して爪部２１が動作されてドアロック状態、又はドアアンロック状態とされる。また、遠心機１の外側且つ開口部１０ａ近傍であって、ドアロック機構２０が設けられている位置の近傍には、ストップスイッチ１０Ａが設けられており、後述するモータ２５が駆動されロータ２４が回転している任意の時にストップスイッチ１０Ａを押すと、ロータ２４の回転を短時間で止めることができるように構成されている。
【００１３】
遠心機本体１０内部には、ロータ２４と、モータ２５と、制御基板３０と、図示せぬ電源部とが設けられている。制御基板３０には、ＣＰＵ等からなる制御手段３２が設けられている。モータ２５は、制御手段３２及び電源に接続されており、制御手段３２による制御によって駆動するように構成されている。モータ２５が駆動されると、ロータ２４は回転数がゼロの状態から加速してゆき、一定の回転数に達した後には、当該一定の回転数で回転するように制御される。モータ２５の出力軸２５Ａは、鉛直上方へ指向しており、出力軸２５Ａを覆うようにしてロータ２４が固着されている。ロータ２４には、遠心分離を行う試料の入った６本の試験管２をそれぞれ略４５度の角度で傾けた状態で載置させて保持することができる試験管ホルダ２４Ａが設けられており、試験管２を保持した状態で出力軸２５Ａと一体に回転する。試験管２の試験管ホルダ２４Ａへの載置は、ドア１１が開いた状態のときにのみ可能である。
【００１４】
制御基板３０には、図２に示すように、整流器３１と、制御手段３２と、ドアロックスイッチング素子３３と、電流制限抵抗３４と、第１のスイッチング素子３５と、第２のスイッチング素子３６と、電流検出素子３７とが設けられている。制御手段３２は制御手段３２内部のメモリに格納されているデータ等に基づき制御を行う。整流器３１は交流電流を整流する。整流器３１と制御手段３２との間には、ドアロック機構２０のドアスイッチ２３が接続されている。制御手段３２は、ドアロックスイッチング素子３３を介してドアロック機構２０のソレノイドに接続されている。
【００１５】
ドアロックスイッチング素子３３は、オフ状態とされることによってドアロック機構２０をアンロック状態からドアロック状態にし、オン状態とされることによってドアロック機構２０をドアロック状態からアンロック状態にするように構成されている。ドアスイッチ２３によってドア１１の閉まった状態が検知されると、即ち、ドアスイッチ２３がオンの状態となると、制御手段３２はドアロックスイッチング素子３３をオフ状態としてドアロック機構２０をドアロック状態とするとともに、制御手段３２による制御が開始される。電流制限抵抗３４は、ドアスイッチ２３を介して整流器３１に接続され、また、第１のスイッチング素子３５を介してモータ２５に直列に接続されており、モータ２５へ流れる電流を制限する。
【００１６】
第１のスイッチング素子３５はモータ２５に直列に接続されている。モータ２５には、また、第２のスイッチング素子３６が並列に接続されており、これら第１のスイッチング素子３５、第２のスイッチング素子３６は、それぞれ制御手段３２に接続されている。ドアスイッチ２３がオンの状態となると、制御手段３２は、第２のスイッチング素子３６をオフ状態とし、第１のスイッチング素子３５をオン状態として、モータ２５に電流が流れるようにしてモータ２５を駆動させる。また、モータ２５駆動中にストップスイッチ１０Ａが押されたときには、第１のスイッチング素子３５をオフ状態とし、第２のスイッチング素子３６をオン状態として、モータ２５への電流の供給を停止するとともにモータ２５で発生した逆起電力を利用して強制制動若しくは発電制動により、短時間でモータ２５を停止させる。
【００１７】
モータ２５には、また、電流検出素子３７が直列に接続されており、モータ２５に流れる電流を検知する。電流検出素子３７は制御手段３２にも接続されており、モータ２５に流れる電流に関する情報を制御手段３２へ出力する。モータ２５の駆動中に、電流検出素子３７において電流が流れていない旨の情報が電流検出素子３７から制御手段３２へ出力されたり、モータ２５に過大な電流が流れていることを示すような情報が電流検出素子３７から制御手段３２へ出力されたりするような異常が検出されたときには、制御手段３２は、第１のスイッチング素子３５と第２のスイッチング素子３６との両方をオフ状態としてモータ２５への電流の供給を停止させ、ロータ２４の回転を停止させる。ストップスイッチ１０Ａによってロータ２４の回転を停止させるときとは制御が異なり、モータ２５を強制制動しないのは、過電流によって素子が破損して二次災害を起こしたりすることを防止するためである。
【００１８】
次に、遠心機１の動作について、図３のフローチャートに基づき説明する。先ず、予めユーザは、試験管２に遠心分離する試料を入れておく。そして、試料の入った試験管２をロータ２４の試験管ホルダ２４Ａに載置し、試験管ホルダ２４Ａに試験管２を保持させた状態とする。このとき制御手段３２は、ドアスイッチ２３がオン状態か否かの判断を行う待機の状態となっている（Ｓ１：ＮＯ）。
【００１９】
次に、ユーザによってドア１１が閉じられてドアスイッチ２３がオン状態となると（Ｓ１：ＹＥＳ）、制御手段３２は制御を開始し、ドアロックスイッチング素子３３をオフ状態とし、第２のスイッチング素子３６をオフ状態とし、第１のスイッチング素子３５をオン状態とする（Ｓ２）。ドアロックスイッチング素子３３がオフ状態とされることによってドアロック機構２０のドアロック装置２２がドアロック状態とされる。また、第２のスイッチング素子３６がオフ状態とされ、第１のスイッチング素子３５がオン状態とされることによって、電流制限抵抗３４を介してのモータ２５への電力供給が開始される。
【００２０】
次に、電流検出素子３７において一定の値（Ｘ）以上の電流値が検出されるような異常が検知されたときには（Ｓ３：ＹＥＳ）、第１のスイッチング素子３５をオフ状態とし、第２のスイッチング素子３６をオフ状態として、モータ２５への電流供給をストップさせる（Ｓ４）。電流検出素子３７において一定の値（Ｘ）以上の電流値が検出されなくても（Ｓ３：ＮＯ）、一定の値（Ｙ）以下の電流値が検出されるような異常が検知された場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、同様に第１のスイッチング素子３５をオフ状態とし、第２のスイッチング素子３６をオフ状態として、モータ２５への電流供給をストップさせる（Ｓ４）。このときには、第１のスイッチング素子３５、第２のスイッチング素子３６ともにオフ状態となっており、モータ２５が接続されている部分の回路が切断された状態となっているため、モータ２５を強制制動しない。従って、モータ２５への電力供給は停止された後にロータ２４は慣性力で回転し、自然に減速して回転停止する。そして、一定時間であるＴ２を経過したか否か、即ち、ロータ２４が完全に回転停止するまでに必要な時間を経過したか否かを判断し（Ｓ６）、Ｔ２を経過していれば（Ｓ６：ＹＥＳ）、ドアロックスイッチング素子３３をオン状態としてドアロック装置２２をアンロック状態とさせ（Ｓ７）、図示せぬスプリングによる付勢力によってドア１１を開き、制御を終了する。
【００２１】
なお、一定の値（Ｘ）、（Ｙ）の大小関係については、Ｘ＞Ｙである。また、Ｔ２は、予め実験を行って得られた、モータ２５への電力供給を停止させてからロータ２４の回転が完全に止まるまでにかかる時間に、多少余裕を与えた値となっている。このＴ２のデータは、図示せぬメモリ中に記憶されている。
【００２２】
一方、電流検出素子３７において一定の値（Ｘ）以上の電流値が検出されず（Ｓ３：ＮＯ）、且つ、一定の値（Ｙ）以下の電流値が検出されなかった場合には（Ｓ５：ＮＯ）、ストップスイッチ１０Ａがオンにされたか否か、即ち、ストップスイッチ１０Ａがユーザによって押されたか否かの判断が行われる（Ｓ８）。ストップスイッチ１０Ａがオンにされていなければ（Ｓ８：ＮＯ）、再び、電流検出素子３７において一定の値（Ｘ）以上の電流値が検出されるような異常が検知されたか否かの判断が行われる（Ｓ３）。ストップスイッチ１０Ａがオンにされた場合には（Ｓ８：ＹＥＳ）、第１のスイッチング素子３５をオフ状態とし、第２のスイッチング素子３６をオン状態とする（Ｓ９）。第１のスイッチング素子３５をオフ状態とし、第２のスイッチング素子３６をオン状態とすることによって、モータ２５への電流の供給が停止され、モータ２５を強制制動し、短時間でモータ２５が停止される。そして、一定時間であるＴ１を経過したか否か、即ち、ロータ２４が完全に回転停止するまでに必要な時間を経過したか否かを判断し（Ｓ１０）、Ｔ１を経過していなければ（Ｓ１０：ＮＯ）、Ｔ１を経過するまで待つ。Ｔ１を経過していれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ドアロックスイッチング素子３３をオン状態としてドアロック装置２２をアンロック状態とさせ（Ｓ７）、図示せぬスプリングによる付勢力によってドア１１を開き、制御を終了する。
【００２３】
なお、Ｔ１はＴ２と同様に、予め実験を行って得られた、モータ２５への電力供給を停止させてからロータ２４の回転が完全に止まるまでにかかる時間に、多少余裕を与えた値となっている。このＴ１のデータは、図示せぬメモリ中に記憶されている。一定時間Ｔ１、Ｔ２の大小関係については、Ｔ２＞Ｔ１である。これは、Ｓ９において、第１のスイッチング素子３５をオフ状態とし、第２のスイッチング素子３６をオン状態とすることによってモータ２５を強制制動し、このことがモータ２５に回転にブレーキをかけることになり、自然減速のＳ４の場合よりも短時間でモータ２５を停止させることができるためである。
【００２４】
モータ２５が正常に駆動されているときのモータ２５を流れる電流を予測することは可能である。また、モータ２５が駆動されるとロータ２４は回転数がゼロの状態から加速してゆき、一定の回転数に達した後には、当該一定の回転数で回転するように構成されているため、モータ２５への電力供給をストップさせた後に、ロータ２４が自然に減速してロータ２４が完全に回転停止するまでの時間を予測することは可能である。これらの予測値を基に、モータ２５における異常を検知し、ロータ２４の回転を停止させ、ロータ２４が完全に回転停止した後にドアロックを解除してドア１１を開けるようにしたため、従来のように、異常が発生してロータ２４が回転停止したときにドア１１を開けることができないという不具合を解消することができ、顧客の使い勝手を向上させることができる。
【００２５】
本発明による遠心機は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態では、図３に示されるフローチャートのＳ８においてストップスイッチ１０Ａがオンであるか否かの判断を行い、オンでなければ（Ｓ８：ＮＯ）すぐにＳ３へと戻るようにしたが、すぐにＳ３へ戻らずに、ドアスイッチ２３がオンになってから所定時間を経過したか否かの判断を行うようにしてもよい。この場合には、当該判断において所定時間を経過していれば次にＳ９の処理を行うようにさせ、所定時間経過していなければＳ３へ戻るようにする。このようにすることにより、ドアスイッチ２３がオンになりロータ２４が所定時間回転し続けた後に自動的にロータ２４を回転停止させることができる。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１記載の遠心機によれば、モータ制御手段によるモータの駆動中に電流検出素子によって異常が検知されたときには、モータへの電力供給を停止させ、その所定時間経過後にドアロック機構を、ドアを開くことができるアンロック状態とするようにしたため、異常が発生してロータが回転停止したときにドアを開けることができないという不具合を解消することができ、顧客の使い勝手を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態によるドアロック機構が設けられている遠心機の断面図。
【図２】  本発明の実施の形態による遠心機のドアロック機構を示すブロック図。
【図３】  本発明の実施の形態による遠心機のドアロック機構の動作及び遠心機のドアロック機構の解除制御方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
１      遠心機
２      試験管
１０    遠心機本体
１０ａ  開口部
１１    ドア
２０    ドアロック機構
２１    爪部
２２    ドアロック装置
２３    ドアスイッチ
２４    ロータ
２５    モータ
３２    制御手段
３３    ドアロックスイッチング素子
３４    電流制限抵抗
３５    第１のスイッチング素子
３６    第２のスイッチング素子
３７    電流検出素子
【図１】
0003951866.tif 000002
【図２】
0003951866.tif 000003
【図３】
0003951866.tif 000004