(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撹拌する液体を入れた容器内の底部に可動状態にセットされた撹拌用回転子と、
その容器の下方に配設され、駆動源によって回転駆動される駆動磁石と、
該駆動磁石の外周から適宜離間して磁気遮蔽体を配設して、該磁気遮蔽体の外周近傍に前記撹拌用回転子の磁気を検出する複数の磁気検出センサーを並列回路で結び、該磁気検出センサーは前記撹拌用回転子が離脱したことを検出し、制御手段に出力信号を出すことを特徴とする磁気回転撹拌装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気回転撹拌装置において、離脱した前記撹拌用回転子を前記磁気検出センサーからの出力信号で元に戻す制御手段は、
高速回転で離脱した前記撹拌用回転子の磁気を前記磁気検出センサーがとらえ、該磁気検出センサーがとらえた前記高速回転で離脱した前記撹拌用回転子の１回目のみの初期信号を処理するワンショット回路部と、
前記ワンショット回路部からの信号を受けて、前記撹拌用回転子が元に戻りやすい低速回転数から最大撹拌回転数にするまでの時間を管理するタイマー部と、
前記タイマー部が前記ワンショット回路部からの信号を受けてから前記タイマー部の管理する前記時間になるまで、前記駆動源に１０ｒｐｍから１００ｒｐｍの内から事前に任意選択した前記低速回転数の指令を出す低速回転数制御部と、
前記撹拌用回転子が離脱する毎に、前記タイマー部の管理する前記時間になると、前記撹拌用回転子が離脱する前の前記最大撹拌回転数から略１０％減速した回転数の指令を前記駆動源に段階的に出して前記撹拌用回転子の前記最大撹拌回転数を切り換えてステップダウンさせる回転速度自動ステップダウン制御部とを具備してなることを特徴とする磁気回転撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気カップリング方式の撹拌機であって、薬液等を撹拌するための液−液撹拌、液−粉撹拌を行うための撹拌装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
薬液等を撹拌するための液−液撹拌、液−粉撹拌を行うための撹拌装置としてマグネチック・スターラーが公知である。これは、撹拌する試料の入った容器と撹拌羽根が回転駆動源から簡単に着脱できるようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しょうとする課題】
このようなマグネチック・スターラーにあっては、化学反応等により撹拌中に液体の粘度が高くなり撹拌用回転子が離脱することがある。撹拌用回転子が離脱すると撹拌が止まり、化学反応中の試料に異常をもたらす。そのため作業者は撹拌用回転子が離脱しない最大回転数をあらかじめ予知して設定したり、離脱した撹拌用回転子をすぐに元に戻して回転数を調整したりしていた。しかし、その撹拌効率の良い最大回転数は撹拌量や液の粘度によって変化するため、作業者の熟練度と感に頼っていた。
【０００４】
本発明はこのような実情に鑑みてなされ、作業効率と撹拌効率が良く、安心して使用できる磁気回転撹拌装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。    撹拌する液体を入れた容器内の底部に可動状態にセットされた撹拌用回転子と、その容器の下方に配設され、駆動源によって回転駆動される駆動磁石と、その駆動磁石の外周から適宜離間して磁気遮蔽体を配設して、その磁気遮蔽体の外周近傍に撹拌用回転子の磁気を検出する複数の磁気検出センサーを並列回路で結び、その磁気検出センサーは前記撹拌用回転子が離脱したことを検出して制御手段に出力信号を出す。
【０００６】
制御手段は、磁気検出センサーからの出力信号を受け、その撹拌用回転子が元に戻りやすくするために駆動源を一時低速回転にする制御部と、再び回転を開始するときの回転数は離脱したときの回転数以下とし、それでも離脱する場合には、離脱しない回転数になるまで数段階に及んで回転数を下げる制御部を具備してなることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の磁気回転撹拌装置の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は磁気回転撹拌装置１の模式的な構成を示し、符号２は液体の入った容器、３は容器２内に収容された液体、４は十字型の垂直外周面が半円弧に形成し磁化された撹拌用回転子、５は駆動磁石、６は駆動磁石５を回転させるための駆動源（モーター）、７はそのモーターのドライバ、８は駆動磁石の磁力線が回転領域の水平近傍に漏洩しないようにした磁気遮蔽体、９は撹拌用回転子４が離脱したことを検知する磁気検出センサー、２１はマイクロコンピュターまたはシーケンス制御よりなる制御手段で、磁気検出センサー９からの出力信号を受け離脱した撹拌用回転子４を元の位置に戻し、再スタートができるようにモーター６を制御する。
【０００８】
前記、撹拌用回転子４と駆動磁石５は本発明者の磁気回転伝達装置（特許第２６７８５６９号）の磁気回路を構成する。
【０００９】
図４は、制御手段２１の詳細を説明するブロック線図である。２２は高速で離脱した撹拌用回転子４の磁気を磁気検出センサー９ａがとらえ、高速で入ってきた１回目のみの初期信号を処理するワンショット回路部、２３はワンショット回路部２２からの信号を受けて、撹拌用回転子４が元に戻りやすい低速回転数から最大撹拌回転数になるまでの時間を管理するタイマー部である。この時間は、撹拌液の量及び粘度により約１秒から５秒あれば良い。２４は制御部であり、ワンショット回路部２２からの信号を受けて、撹拌用回転子４が元に戻りやすくするため、駆動源に１０ｒｐｍから１００ｒｐｍの内から事前に任意選択した低速回転数の指令をモーターのドライバ７にだす低速回転数制御部と、撹拌用回転子４が離脱する毎に事前の撹拌回転数の約１０％減速するようにドライバ７に指令をだしたり、離脱毎にカウントしステップダウンしたりする切り換え機能を有する回転速度自動ステップダウン制御部とからなる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。液体の撹拌中に一度離脱した撹拌用回転子は駆動磁石が回転している限りその回転磁界の中には吸引されないが、回転を止めるか叉は低速回転にすると磁石同志の吸引作用で元の位置に戻ることができる。この性質を利用して離脱した撹拌用回転子を再び元の位置に戻し撹拌を続行させるには磁気検出センサーが離脱した撹拌用回転子を確実に検出する必要がある。
【００１１】
撹拌作業中に撹拌用回転子が離脱すると、撹拌用回転子は容器の内壁にぶつかり容器の隅で細かい振動をしながら止まっていたり、容器内壁に沿って微動の往復移動をしていたりして相対位置は変化しない。一方向回転の撹拌方式に於いて離脱した撹拌用回転子は偶然にも戻ることはあるが、ほとんどが容器の隅の磁気検出センサーの不感帯で静止してしまう。より確実に離脱前の位置に戻すには撹拌用回転子を常に移動させて磁気検出センサーに近づける必要がある。そのためには本発明者の磁気回転伝達装置（特許第２６７８５６９号）の磁気回路を構成して瞬時反転撹拌を行い、駆動磁石の回転方向を瞬時に変えて回転磁界に変化を起こさせるとよい。
【００１２】
駆動磁石が瞬時反転することにより、静止していた撹拌用回転子は変化する磁界の刺激を受けて静止位置から方向転換したり、飛び上がったりして移動を開始する。そして駆動磁石が磁気検出センサーに近づき検出領域にはいると、磁気検出センサーから制御手段へ信号を出す。
【００１３】
離脱した撹拌用回転子を検出する磁気検出センサーについて説明する。磁気検出センサーの配設される位置は容器の外周近傍が望ましい、しかるに容器の大きさ形はまちまちである。そこで大小の円筒容器、またはいろいろな形の容器に対応するために磁気検出センサーは、図２に示されるような大小の２重の円上に複数配設し並列回路で結ぶ。必要があれば３重４重の多重の円上に複数配設してもよい、また、いろいろな形の容器の場合にはその容器の底の形状に合わせて配設すればよい。
【００１４】
磁気検出センサー９ａ、９ｂの誤動作を防ぐには撹拌用回転子４が回転軸を中心にした法線方向に離脱移動、復帰移動を行うため、その移動軌跡上には磁気検出センサー９ａ、９ｂは１個のみの存在とする。
その撹拌用回転子４の近傍に磁気検出センサー９ａ、９ｂを複数容器の底面の形状に合わせて配設し、離脱した撹拌用回転子４が飛び込んできたら磁気検出センサー９ａ、９ｂから制御手段２１へ信号を出力する。
【００１５】
また、配設された複数の磁気検出センサー９ａ、９ｂが駆動磁石５の磁気を感知しないように駆動磁石５の回転領域の近傍に円筒形、または角筒形の磁気遮蔽体８を配設する。この磁気遮蔽体８は駆動磁石５から発生する回転磁界を磁気検出センサー９ａ、９ｂが感知して誤動作を起こさないために設けたものであり、目的に応じて磁界を遮蔽する材質ならなんでも良い。本実施例では軟鉄を使用して効果がでた。
【００１６】
撹拌用回転子が離脱して元の位置に戻る様子を図３により説明する。符号（ａ）は撹拌用回転子が離脱して駆動磁石が低速回転をしている場合において、双極の異極同志の吸引作用が働くように撹拌用回転子４が態勢を整えた瞬間の図である。（撹拌用回転子の平行４５゜ハッチング部と駆動磁石のクロスハッチング部とは同じ磁極である。）この態勢の場合には素直に双極の異極同志の吸引作用で（ｃ）の図のように平衡状態になる。
【００１７】
（ｂ）図の場合には単極同志の吸引作用の態勢であるので（ｂ１）図のように単極同志の磁気結合になる。このような磁気結合で駆動磁石が最大の撹拌回転数（以下、撹拌回転数という）で回ると撹拌回転子が遠心力で再び離脱する。それを避けるためには（ｃ）図のごとく双極が異極同志の磁気結合にならなければならない。
【００１８】
（ｂ１）図の駆動磁石が低速回転をしていた場合、（ｂ２）図に示すように、撹拌用回転子が液体の負荷を受けて動きが鈍いところへ駆動磁石の異極がゆっくり近づいていき双極の異極同志の吸引作用がはたらき双極の磁気結合が可能となる。そして（ｃ）図の平衡状態になり撹拌回転数になるのを待機する。十字形の撹拌用回転子が離脱したときと、復帰したときに倒立することがある。その欠点を補うために十字型の垂直外周面を半円弧に形成して倒立できないようにする。
【００１９】
磁気検出センサーが離脱した回転子の磁気を検出してモーターを止め回転子の復帰を試みた。しかし前記のように撹拌用回転子は吸引作用を受けて元の位置に戻り平衡状態を保つ場合もあるが、図３の（ｂ１）図のように不平衡状態で異極同志が磁気結合することがある。この様な結合状態で撹拌回転数にはいると、再び離脱する。
【００２０】
不平衡状態で異極同志が磁気結合しないようにするには、駆動磁石５の回転を停止しないで１０〜１００ｒｐｍのいずれかの低速回転数を制御部２４の低速回転数制御部に設定しておく。この回転数は使用条件によって設定を変える必要がある。撹拌液の粘度がある場合には低い回転数にするのが好ましい。
【００２１】
一方、低速回転している駆動源６は、制御手段２１からの信号を受けて撹拌の回転が始まる。しかるに駆動源６が低速回転してから撹拌の回転が始まるまでの時間は制御手段２１が有するタイマー２３の設定値で決まる。撹拌する液の容量及び粘度で設定する時間は異なる。液の容量及び粘度が大きい場合には時間を長くし、液の容量及び粘度が小さい場合には時間を短くすると良い。
【００２２】
撹拌用回転子４が元に戻り再び回転を開始するときの回転数は、離脱したときの回転数以下で回転しないと再び離脱する。その制御は制御部２４の回転速度自動ステップダウン制御部によって行う。撹拌用回転子が離脱し復帰するごとに指令源から約１０％減速する指令をモーターのドライバにだす。
【００２３】
本発明の実施例によると、撹拌速度の設定はボリュームで行い、仮に１０００ｒｐｍを設定した場合には第１回目の離脱後の撹拌回転数は自動的に１０％減速され９００ｒｐｍになる。
第２回目の離脱後の撹拌回転数は２０％減速され８００ｒｐｍになる。
以下、３０％、４０％、５０％まで離脱毎に減速するように設定されている。
そして、リセットをかけるとボリュームで設定されている元の撹拌回転数の１０００ｒｐｍに戻る。
【００２４】
このような実施により、撹拌作業中に離脱した撹拌用回転子を人手を煩わせることなく、自動的に復帰させ、最大の撹拌回転数で効率の良い撹拌が行える。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の磁気回転撹拌装置によれば、磁気回転伝達方式で撹拌する回転子の負荷が磁気回転伝達力を越えたときに撹拌用回転子は離脱する。磁気遮蔽体の外周近傍に撹拌用回転子の磁気を検出する複数の磁気検出センサーは撹拌用回転子が離脱したことを検出し、その出力信号を受けた駆動磁石は低速回転をしながら吸引力作用で撹拌用回転子を確実に元に戻し、撹拌用回転子が離脱しなくなる最大撹拌回転数まで自動的に制御する。
【００２６】
よって、人手を煩わすことのない撹拌作業の省力効果がある。撹拌用回転子の自己復帰は安定性のある撹拌が保証され、品質向上の効果がある。常に制御系では最大撹拌回転数をコントロールしているので撹拌効率の向上効果がある。
【００２７】
本発明者の磁気回転伝達装置（特許第２６７８５６９号）の磁気回路と本発明とを用いることにより、瞬時反転撹拌と撹拌用回転子の自動復帰が可能になり製造用の自動大型マグネチック・ スターラーが実現できるので、簡便な構造効果と、タンクの洗浄性の効果、大量生産の効果がある。
【００２８】
また、磁気力で回転を伝える手段は、撹拌タンクが簡単な構造で完全密閉ができるので化学反応装置、高圧反応装置、真空反応装置等に採用すると経済的効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気回転撹拌装置１の模式的な構成図である。
【図２】磁気検出センサーの配列の図である。
【図３】撹拌用回転子が離脱して元の位置に戻る様子の図である。
【図４】制御手段の詳細図である。
【符号の説明】
２・・・容器
３・・・液体
４・・・撹拌用回転子
５・・・駆動磁石
６・・・駆動源
７・・・ドライバ
８・・・磁気遮蔽体
９ａ・・磁気検出センサー
９ｂ・・磁気検出センサー
２１・・・制御手段
【図１】
0004340343.tif 000002
【図２】
0004340343.tif 000003
【図３】
0004340343.tif 000004
【図４】
0004340343.tif 000005