遠心分離機
【課題】
遠心分離中のロータ温度の上昇による試料の損失を防止することができる遠心分離機を提供する。
【解決手段】
ロータと、ロータを収容するロータ室と、ロータを回転させる駆動装置と、ロータを冷却する冷却装置と、これらの制御を行う制御装置と、表示部と操作部を有する遠心分離機において、外気温度を測定する温度測定手段を設け、制御装置は、ロータの情報（種類、設定回転速度）と外気温度を用いて、ロータが冷却可能か否かを判断するようにした。冷却可能でない場合には、表示部にエラー情報（２９）が表示される。エラー情報（２９）は、例えば、遠心分離機の外気温度の変更指示又は設定回転数の変更指示である。
遠心分離中のロータ温度の上昇による試料の損失を防止することができる遠心分離機を提供する。
【解決手段】
ロータと、ロータを収容するロータ室と、ロータを回転させる駆動装置と、ロータを冷却する冷却装置と、これらの制御を行う制御装置と、表示部と操作部を有する遠心分離機において、外気温度を測定する温度測定手段を設け、制御装置は、ロータの情報（種類、設定回転速度）と外気温度を用いて、ロータが冷却可能か否かを判断するようにした。冷却可能でない場合には、表示部にエラー情報（２９）が表示される。エラー情報（２９）は、例えば、遠心分離機の外気温度の変更指示又は設定回転数の変更指示である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体（ロータ）を高速で回転させる遠心分離機に関し、特に冷却装置を有し、ミス無くロータの冷却温度の制御を行うことができる遠心分離機に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心分離機は、試料を収容したロータを高速回転させることにより試料の分離を行う。使用するロータの形状によって異なるものの、ロータは、回転速度が高ければ高いほど空気との摩擦によって温度上昇が大きくなる。一方、遠心分離する試料には、温度が上昇し過ぎると活性が損なわれるものがあるため、冷却遠心分離機と呼ばれる遠心分離機では、オペレータ（遠心分離機の操作をする者）が設定した温度にロータの温度を一定に保つために、ロータを冷却するための冷却装置を設けている。
【０００３】
冷却遠心分離機に用いられる冷却装置は、製造コストや必要な設置スペースを考慮して最適なサイズの冷却装置が選択される。しかしながら、最適なサイズの冷却装置としても、状況によっては必要な冷却能力が不足してしまう場合がある。必要な冷却能力は電源条件や遠心分離機が設置された部屋の室温等によって大きく変化するため、例えば、電源電圧が低い場合や、室温が高すぎる場合など、オペレータが設定した通りの温度にロータの温度を維持できない場合があり得る。そのため、遠心分離機の製造業者は、温度制御可能な温度条件や遠心分離機の設置条件について取扱説明書等に記載することでオペレータに注意を促している。
【０００４】
一方、試料を収容するロータは、取り付け互換性のある複数種の遠心分離機で使用可能である場合が多く、遠心分離機の機種の違いによって冷却能力が異なっていた場合、オペレータの希望する設定温度にロータの温度を制御できる場合とそうでない場合がある。そのため、遠心分離機の製造業者は、使用できる遠心分離機に加えて、使用する遠心分離機と制御可能な温度範囲をロータ毎の取扱説明書に記載し、オペレータに注意を促している。
【０００５】
ここで、オペレータは厳密な温度管理が必要な試料を分離する際に、分離前の試料を最適な温度で管理していることは言うまでもなく、遠心分離機にセットする際も試料を収容するロータおよびロータを受容するロータ室を予冷してから遠心分離機の回転速度を増加させる等、多くの作業が必要である。更に、オペレータは運転を開始する前に前記した遠心分離機およびロータの取扱説明書を確認して希望する温度に遠心分離機が制御可能であるか確認する必要がある。
【０００６】
上記のような繁雑な作業の一部を自動化し、オペレータの作業を軽減するため、例えば特許文献１に開示されたように、ロータの温度が希望する値となってから自動で回転速度を上げる技術が公開されている。この技術は、ロータ室の温度とオペレータによって設定された設定温度とを比較し、ロータ室の温度が設定温度に到達してから前記モータを加速させるように構成した遠心分離機の予冷運転制御方法に関する。
【０００７】
ここで図１０を用いて、従来の遠心分離機におけるロータ設定温度の設定のしかたを説明する。図１０は従来例の遠心分離機における表示部の表示画面１２１を示す図である。表示画面１２１は、複数の表示領域に分類され、上方からタイトル部２２、設定および状態表示部２３、加減速レート設定部２４、メッセージ表示部１２５、特殊機能表示部２６、状態マーク２７の表示領域が定義される。設定および状態表示部２３は、オペレータによって設定されるデータを現在の状態と共に表示するための領域で、回転速度（ＳＰＥＥＤ）、運転時間（ＴＩＭＥ）、温度（ＴＥＭＰ）の設定値が下段に、現在の状態値が上段に並べて表示される。特殊機能表示部２６は、本実施例では同じ分離を再々行う時に便利な運転条件記憶のための「ＰＲＯＧＲＡＭ」選択エリア、遠心加速度を表示させるまたは遠心加速度から回転数を逆算させるための「ＲＣＦ（ｇ）」選択エリア、遠心効果を意味する遠心加速度（×ｇ）と時間（ｓｅｃ）の積であるｇ・ｓｅｃの表示、およびｇ・ｓｅｃから回転数もしくは運転時間を逆算させるための「ｇ・ｓｅｃ」選択エリアからなっている。
【０００８】
メッセージ表示部１２５には、運転するロータの型式名が表示される。また、メッセージ表示部１２５には、遠心分離機の停止中または運転中を示す運転モードを表示したり、異常が発生した場合のメッセージ表示に使用される。オペレータが遠心分離機を運転する場合、表示画面１２１を見ながら運転条件を設定するか、もしくは特殊機能表示部２６の「ＰＲＯＧＲＡＭ」を選択して記憶部にあらかじめ登録された運転条件を呼び出した後、操作部の運転開始キーをＯＮにして運転を開始する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３５０９３１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、従来の遠心分離機では、設定温度範囲が例えば−２０℃から４０℃を入力して運転することが可能であっても、使用するロータの種類と設定する回転速度によってはロータの温度を設定値通りの温度に制御できない場合がある。しかしながら、温度設定値が制御不可能な値であった場合でもオペレータによる運転開始キーの操作により運転が開始されるため、オペレータがロータを設定値通りの温度に制御できないことを知らずに運転を開始してしまう恐れがあった。このような状態を防ぐために、オペレータは運転開始後しばらく温度表示をモニターしたりしており、使い勝手が悪くなっていた。
【００１１】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、遠心分離中のロータ温度の上昇による試料の損失を防止することができる遠心分離機を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、使用するロータの種類と設定温度、運転環境情報を用いて、ロータの温度を設定値通りに制御できない場合には、表示部にエラー情報を表示することができる遠心分離機を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、ロータの温度を設定値通りに制御できない場合には、遠心分離運転の開始を阻止するか、又は、オペレータの再確認後に遠心分離運転を開始するようにした遠心分離機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
【００１５】
本発明の一つの特徴によれば、分離する試料を保持するロータと、ロータを収容するロータ室と、ロータを回転させる駆動装置と、ロータを冷却する冷却装置と、駆動装置と冷却装置の制御を行う制御装置と、制御装置に対して情報を入力するための操作部と、を有する遠心分離機であって、外気温度を測定する温度測定手段を設け、制御装置は、ロータの情報と外気温度とロータの回転速度設定値を元に、操作部から入力された設定温度で冷却装置によって、ロータが冷却可能か判断するように構成した。この判断のために、制御装置は、ロータ室の温度と外気温度とロータの設定回転速度を元に、冷却装置によるロータの温度制御可能な範囲を算出する。この冷却可能か否かの判断をするために制御装置が直接演算しても良いし、演算済みの算出結果をメモリに格納しておいてそれを読み出すようにして算出しても良い。遠心分離機には遠心分離運転状況を表示するための表示部が設けられ、ロータが冷却可能で無い場合には表示部にエラー情報を表示する。
【００１６】
本発明の他の特徴によれば、エラー情報は、遠心分離機の外気温度の変更指示であり、エラー情報を表示した際にはロータの回転開始を許可しないように構成した。または、制御装置は、エラー情報を表示した際には、オペレータからの遠心分離運転開始の確認情報を取得した場合に限り、ロータの回転開始を許可するように構成した。
【００１７】
本発明のさらに他の特徴によれば、制御装置は、設定温度が算出された温度制御可能な範囲よりも低い場合には設定温度で運転可能となる条件を表示部に表示するようにした。運転可能となる条件は外気温度の上限値、又は、ロータの回転数の上限値で表示すると良い。さらに、制御装置は不揮発性メモリを有し、ロータの種類毎の回転速度と外気温度の組合せに対する温度制御可能な範囲の対応表を格納しておくと、制御装置は対応表を用いて算出（読み出し）をすばやく行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、外気温度を測定する温度測定手段を設け、制御装置は、ロータの情報と外気温度とロータの回転速度設定値を元に、操作部から入力された設定温度で冷却装置によって、ロータが冷却可能か判断するので、遠心分離機は冷却装置によるロータの温度制御可能な範囲を外れるか否かを運転開始前に知ることができるので、温度制御不能時に運転を開始してしまうことを未然に防止できる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、制御装置は、ロータ室の温度と外気温度とロータの設定回転速度を元に、冷却装置によるロータの温度制御可能な範囲を算出するので、遠心分離機は冷却装置により制御可能な温度範囲を具体的に知ることができる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、ロータが冷却可能で無い場合には表示部にエラー情報を表示するので、オペレータは厳密な温度管理が必要な試料を分離する際であっても、温度管理上の警告を明確に知ることができるので、使い勝手が良い。
【００２１】
請求項４の発明によれば、エラー情報は、遠心分離機の外気温度の変更指示であるので、オペレータはエラーに対する対応策を明確に得ることができるので、作業効率が向上すると共に使い勝手が向上する。
【００２２】
請求項８の発明によれば、回転可能となる条件は外気温度の上限値であるので、オペレータは空調機等の操作により室温をどの程度まで下げればよいかを明確に知ることができる。
【００２３】
請求項９の発明によれば、運転可能となる条件はロータの回転数の上限値であるので、オペレータはロータの設定回転数を何回転以下にすればよいかを明確に知ることができ、その回転数での遠心分離運転を実行するか否かを容易に判断することができる。
【００２４】
請求項１０の発明によれば、不揮発性メモリに、ロータの種類毎の回転速度と外気温度の組合せに対する温度制御可能な範囲の対応表を格納しておき、制御装置は対応表を用いて算出を行うので、対応表から温度制御可能な範囲に関するデータを瞬時に読み出すことにより、瞬時に算出結果を得ることができる。
【００２５】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例に係る遠心分離機１における制御可能ロータ温度の表示例（その１）を示す図である。
【図２】図１のヘルプ（ＨＥＬＰ）キー２８を押した際に、画面上にポップアップ表示される内容を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係る遠心分離機１における制御可能ロータ温度の表示例（その２）を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係る遠心分離機１の全体構成を示す概略図である。
【図５】図４のチャンバ４の形状を示す切断斜視図である。
【図６】図４の操作部３０を示す外観図である。
【図７】本発明の実施例に係る遠心分離機１の制御ブロック図である。
【図８】本発明の実施例に係る遠心分離機１の制御手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施例に係るロータ５の温度制御可能な範囲の組み合わせ関係を示すデータテーブルである。
【図１０】従来例の遠心分離機における表示部の表示内容を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２７】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。最初に図４及び図５を用いて本実施例に係る遠心分離機１の全体構成を説明する。
【００２８】
図４において遠心分離する試料を収容したロータ５は、ロータ室３内でモータ６の回転軸先端部６ａにセットされる。また、ロータ室３を冷却するための冷却装置として、冷媒を圧縮するためのコンプレッサ９ａと、圧縮されて温度上昇した冷媒を冷却ファン１８によって発生する風によって空冷する凝縮機９ｃと、内部で冷媒を蒸発させてロータ室３を冷却するための冷却パイプ９ｅと、それぞれを結ぶ配管９ｂ、９ｄ、９ｆで構成されている。制御装置１０は、操作部３０から入力された設定回転速度となるように回転速度検出器６ｃの信号をフィードバックしてモータ６を駆動する。また同様に制御装置１０は、操作部３０から入力された設定温度となるように、ロータ室３内に設けられた温度センサ７の信号をフィードバックしてコンプレッサ９ａを駆動する。遠心分離機１の情報には、オペレータによる遠心分離運転条件や、運転開始及び停止指示等を入力するための操作部３０と、運転条件設定値や現在の状態を表示する表示部２０が設けられる。表示部２０は例えば液晶ディスプレイによって構成される。
【００２９】
制御装置１０の近傍には、外気を取り込んで制御装置１０に含まれる電子素子を冷却するための冷却ファン１９が設けられる。冷却ファン１９の風下側には温度センサ１７が設けられる。この温度センサ１７は外気温度を測定するために用いられるので、制御装置１０の発熱状態に左右されないように、冷却ファン１９の風下側直下に設けると良いが、冷却ファン１９の風上側に設けても良い。
【００３０】
図５は、チャンバ４の形状を示す切断斜視図であり、断面形状を理解できるように一部を切断した状態で図示している。チャンバ４は、一方（上側）が開放され、他方（底部）が閉鎖された円筒形の容器であり、底部の中央にはモータ６の回転軸先端部６ａを貫通させるための貫通穴が形成される。貫通穴と回転軸先端部６ａの間には、その隙間を埋めるためのシールラバー４ｂが取り付けられる。シールラバー４ｂの一部にはロータＩＤセンサ８が設けられる。ロータＩＤセンサ８は、ロータ５に設けられた光学的又は磁気的指示部材の情報を読み取るための公知のセンサである。
【００３１】
図４において、オペレータは先ずドア１６を開き、遠心分離する試料を収容したロータ５をロータ室３のモータ６の回転軸先端部６ａに装着する。次に、図４の表示部２０を確認しながら操作部３０より遠心分離の運転条件を入力する。通常、入力する運転条件には遠心分離効果を決めるためのロータの回転速度、ロータの運転時間（回転時間）、および試料（サンプル）を最適な温度状態に維持するための設定温度の他に、加減速時の勾配の設定等がある。これらの運転条件を入力時の表示部２０の表示内容を示すのが図１である。
【００３２】
図１は本実施例に係る遠心分離機１の表示画面２１を示す図であり、オペレータが一連の運転条件を入力した後、運転開始スイッチをＯＮする前の表示内容を示している。本実施例では、オペレータが、ロータの設定回転数２３ａを１７０００ｒｐｍ、運転時間２３ｂが１時間、設定温度２３ｃが４．０℃を入力した場合を示している。ここで、設定回転数２３ａ、運転時間２３ｂ、設定温度２３ｃの表示欄のうち上側が現在の状況を示し、下側が設定値を示している。このように設定および状態表示部２３に必要な情報が表示された後に、本実施例では、制御装置１０は、この条件下で遠心分離運転が可能であるか否かを判定する。そして、可能でない場合にはメッセージ表示部２５にエラー表示を行う。メッセージ表示部２５の右端に表示されるロータを示すイラストと停止という文字を含む状態マーク２７は、ロータ５の回転が停止していることを示している。また、メッセージ表示部２５のエラー表示内容に隣接して、エラーに対してどう対処すれば良いかの追加情報を表示するためのヘルプキー２８が表示される。
【００３３】
メッセージ表示部２５には、ロータの型式名“ＲＯＴＯＲ１”の他に、現在の遠心分離機の外気温度を示す“室温”の情報（図の例では３８℃）と、“制御可能ロータ温度”（図の例では、“＞１３℃”）が表示される。これは、オペレータが入力した運転条件の回転速度（１７０００ｒｐｍ）に対して、制御可能な温度（ロータ５の温度範囲）が１３℃以上であることを示している。また、“＊室温を下げてください”との警告のためのメッセージ２９が表示されており、これは、設定温度（４．０℃）に制御するためには室温（遠心分離機の外気温度）を現在の温度よりも下げる必要があることを示している。よってオペレータは運転を開始する前に貴重なサンプルの損失を防止するための情報を、取扱説明書等を確認することなく簡単に得ることができ、空調設備を稼働させて外気温度を下げるまたは回転速度を下げる等の対策ができる。このため、遠心分離機の使い勝手が大幅に向上する。
【００３４】
図２は、図１のヘルプキー２８を押した際に、表示画面２１上にポップアップ表示（或いは、表示画面２１から切り替えて表示）される内容を示す図である。ダイアログ表示２８ａでは、オペレータによって設定された遠心分離条件のエラー状態を解消するための２つの解決条件を表示している。一つは「設定温度４℃に制御可能な設定回転速度」であり、図示の例では１７０００ｒｐｍと設定した回転速度を、１３０００ｒｐｍ以下で再設定すれば遠心分離運転が可能であることを示している。もう一つの情報は、「設定温度４℃に制御可能な室温（外気温）」であり、図示の例では現在３８℃ある室温を２９℃まで下げれば遠心分離運転が可能であることを示している。このように、本実施例においては、設定された遠心分離条件で運転できない旨のエラー表示だけでなく、ヘルプキー２８を押すことによって、そのエラー状態を解消するのにどうしたら良いかの情報も合わせて表示することができる。このように遠心分離運転を開始できるための条件をオペレータに表示することができるので、オペレータはこの条件を判断することによって、適切な対応策を考えることができる。
【００３５】
図３は、オペレータが空調設備の稼働により室温を下げて、制御可能ロータ温度が変化した状態の表示部２０の表示例である。図３の状態では、室温が２５℃にまで下げられているので、「＊室温を下げてください」のメッセージが表示されなくなり、いわゆる正常時の表示画面２１となっている。図３の状態においては、メッセージ表示部２５に、ロータの型式名（“ＲＯＴＯＲ１”）の他に、現在の遠心分離機の外気温度を示す室温（“２５℃”）および制御可能温度（“＞０℃”）が表示される。図３の例では、オペレータによって入力された遠心分離運転時の設定温度が４℃であり、これは制御可能温度範囲内にあるので、図３の状態時には何ら警告的なメッセージは表示されない。オペレータはこの状態で後述するＳＴＡＲＴキー３３を押すことにより遠心分離運転を開始させることができる。
【００３６】
図６は、図４の操作部３０を示す外観図である。操作部３０には、画面上でポインティングデバイス又は指示領域を移動させるためのカーソルキー３１、数値データを入力するためのテンキー３２、メニュー画面に戻るためのＭＥＮＵキー３６、取り消しキーの役割を果たすＥＳＣキー３７、ロータ５の種類を設定するためのＲＯＴＯＲキー３５、遠心分離運転の開始を指示するＳＴＡＲＴキー３３、遠心分離運転の中止を指示するＳＴＯＰキー３４が設けられる。尚、本実施例では、表示部２０と操作部３０が別々に設けられているが、タッチパネルのような、表示部と操作部が一体になっているものでもよい。
【００３７】
次に、図７を用いて本実施例の遠心分離機１の制御手順を説明する。図７は本実施例に係る遠心分離機１の制御ブロック図である。制御装置１０は内部にマイクロコンピュータ１０ａと、遠心分離機を動作させるためのプログラムや制御情報データを記憶しておくための不揮発性メモリ１１と、演算や一時的なデータを保持するためにバッテリ１５により電源が切られても記憶したデータを保持できるＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２と、モータ６を駆動するためのインバータで構成されたモータ駆動回路１３、コンプレッサ９ａを駆動するためのコンプレッサ駆動回路１４と、外気温度を測定する温度センサ１７と、制御装置１０内部を冷却する冷却ファン１９を有する。ここで、冷却ファン１９は、吸気側の空気温度が外気温度と同じとなる箇所に設置することが望ましく、本実施例では、温度センサ１７は冷却ファン１９の吹き出し口付近に設置する。
【００３８】
コンプレッサ９ａのコンプレッサ駆動回路１４には、図示していないが、コンプレッサ９ａの電源電圧測定手段および電源周波数測定手段が含まれる。これらは既知の技術で実現可能であり、例えばステップダウントランス等により電源電圧を降圧後、ダイオードブリッジ等の全波整流回路および平滑コンデンサにて直流電圧に変換し、これを適宜増幅した後Ａ／Ｄ変換器を通してデジタル値に変換することで測定可能である。本実施例では、コンプレッサ駆動回路１４内にて直流電圧に変換した後、マイクロコンピュータ１０ａのＡ／Ｄ変換機能（図示せず）を利用してデジタル値に変換する。また、電源周波数については、交流電圧がゼロボルトと交差する点でパルス信号を発生させるゼロクロス信号発生器の周期パルスをマイクロコンピュータ１０ａのカウンタ等（図示せず）を用いて演算・計測することによって、電源周波数を測定できる。
【００３９】
コンプレッサ９ａの駆動によって生じる吸熱量は、電源周波数によって回転速度が定まるコンプレッサである場合は、電源周波数別（例えば５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）で運転する場合のそれぞれの定格吸熱容量から求めた吸熱量Ｑを不揮発性メモリ１１に予めデータテーブル１１ａとして記憶させておく。さらに、制御装置１０はロータの種類毎に回転速度に対応する発熱量Ｒの関係をデータテーブル１１ｂとして記憶させておく。また、制御装置１０は、基準外気温度（例えば２５℃）における冷却装置の吸熱量Ｑとロータの発熱量Ｒの差分Ｓに対する制御可能最低温度Ｔを予め実験によって求め、不揮発性メモリ１１にデータテーブル１１ｃとして記憶させておく。
【００４０】
次に、図８のフローチャートを用いて遠心分離機１の制御手順を説明する。図８に示す制御手順はマイクロコンピュータ１０ａでプログラムを実行することによりソフトウェアで実現する。遠心分離運転を開始するにあたり、オペレータは試料の入ったロータ５をセットした後に、操作部３０を用いて遠心分離運転条件を入力する（ステップ８０）。入力される遠心分離運転条件には、ロータ５の設定回転数、運転時間、設定温度を含む。
【００４１】
次にマイクロコンピュータ１０ａは、装着されたロータ５を識別する（ステップ８１）。ロータ５の種類は操作部３０からＲＯＴＯＲキー３５（図６参照）を押下することによってオペレータによって入力される場合と、ロータＩＤセンサ８を用いて自動で検出する場合がある。また、ロータＩＤセンサ８を用いる場合は、必要に応じてロータ５を数回転程度回転させても良い。次に、マイクロコンピュータ１０ａは、温度センサ７を用いてロータ室３の温度を測定し、温度センサ１７を用いて外気温度を測定する（ステップ８２）。
【００４２】
次にマイクロコンピュータ１０ａは、装着されたロータ５に応じたロータ５の種類および、設定回転速度を引数として、データテーブル１１ｂから該当する発熱量Ｒを得る。同時に、マイクロコンピュータ１０ａは、電源電圧および周波数の測定値から、データテーブル１１ａを検索し、該当する冷却装置の吸熱量Ｑを導出する（ステップ８３）。次に、マイクロコンピュータ１０ａは、ステップ８３によって導出した冷却装置の吸熱量Ｑとロータの発熱量Ｒを用いてこれらの差分（Ｑ−Ｒ）を算出し、Ｓ０とする（ステップ８４）。
【００４３】
次にマイクロコンピュータ１０ａは、算出したＳ０を引数としてデータテーブル１１ｃの該当する制御可能最低温度Ｔ０を読み出す。尚、制御可能最低温度Ｔ０は基準外気温度ｔ０（例えば２５℃）での値であるため、実際の外気温度ｔ１で補正し、最終的な制御可能最低温度Ｔ１を求める（ステップ８５）。Ｔ１は概ね次の式で近似できる。
Ｔ１＝Ｔ０＋（ｔ１−ｔ０）
ここで、ｔ１は温度センサ１７の測定値（℃）、ｔ０は基準外気温度（℃）。
【００４４】
次にマイクロコンピュータ１０ａは、上記の手段によって求めた制御可能温度Ｔ１を表示部２０のメッセージ表示部２５に表示する（ステップ８６）。次に、マイクロコンピュータ１０ａは、オペレータによって設定された設定温度が、設定可能な温度（制御可能最低温度Ｔ１）よりも低いか否かを判定する（ステップ８７）。設定温度が、設定可能な温度よりも高い場合は、遠心分離運転が可能であるので、オペレータによってＳＴＡＲＴキー（図６参照）が押下されることにより、設定された条件下で遠心分離運転が行われて処理が終了する（ステップ８７、９２、９３）。
【００４５】
設定温度が、設定可能な温度よりも低い場合は、表示部２０のメッセージ表示部２５に、“＊ 室温を下げて下さい”とのエラー表示を行う（ステップ８８）。この際、オペレータによりＨＥＬＰキーが押されたかを判定し（ステップ８９）、押された場合は、図２に示したように設定可能条件を表示部２０に表示する（ステップ９０）。ＨＥＬＰキーが押されなかった場合は、ステップ９１に進む（ステップ８９）。
【００４６】
次に、設定画面に“戻る”旨のＥＳＣキー３７が押下されたかを検出し、押下された場合はステップ８０に戻り、押下されていない場合はステップ８９に戻る（ステップ９１）。
【００４７】
以上、本実施例によれば、外気温度と冷却装置の定格吸熱容量から吸熱量を導出する手段と、運転条件設定値におけるロータが高速回転することで空気との摩擦によって生じる発熱量を導出する手段を備え、発熱量と吸熱量の関係から、ロータの制御可能温度を導出し、表示部に表示するので、オペレータは厳密な温度管理が必要な試料を分離する際であっても、温度管理上の警告を明確に知ることができるので、使い勝手が良い。
【００４８】
本実施例においては、設定された条件下で遠心分離運転ができない場合（ステップ８７でＹｅｓの場合）は、ＳＴＡＲＴキー３３が押下できない、或いは、押下しても反応しないように構成されるが、この場合であっても作業者に再確認、例えば“設定された条件下で遠心分離運転ができません。ロータ温度が１３度までしか低下しません”との再確認メッセージを出して、それでも遠心分離運転を開始するか否かをオペレータに指示させるように構成しても良い。このように構成すれば、制御装置（マイクロコンピュータ１０ａ）はエラー情報を表示した際には、オペレータからの遠心分離運転開始の確認情報を取得した場合に限り、ロータの回転開始を許可するので、オペレータは厳密な温度管理が不要な試料の場合はエラー表示があっても遠心分離運転を継続することができ、作業性を損なうことが無い。
【実施例２】
【００４９】
次に、図９を用いて本発明の第２の実施例を説明する。前述した第１の実施例では、使用するロータの種類、運転条件（設定回転速度）、遠心分離機の設置条件（遠心分離機の外気温度）のデータから、温度制御可能な範囲をマイクロコンピュータ１０ａで算出し、遠心分離機の表示部に表示するように構成したが、温度制御可能な範囲の算出を別の装置で予め演算しておき、その演算結果をデータテーブル９５として格納しておいても良い。
【００５０】
図９は、“ＲＯＴＯＲ１”の回転速度と外気温度の組合せに対する温度制御可能な範囲の対応表である。データテーブル９５は、制御装置の不揮発性メモリ１１に予め記録されるもので、用いられるロータの種類毎にデータテーブル９５が準備される。データテーブルに９５を用いると、例えば現在の外気温度が３８℃の時に回転速度１７０００ｒｐｍで回転させようとすると、列９７と行９９の交差する欄から、設定可能温度が１３℃と即座に算出できる。このようにデータテーブル９５のように予め演算結果を算出しておくことで、図８で説明したフローチャートのステップ８３から８５を一つのステップ、即ち、「データテーブル９５から設定可能温度を読み出す」で置き換えることが可能となる。
【００５１】
さらに、データテーブルに９５を用いることによって、図２で示す遠心分離運転が可能な条件をすぐに求めることができる。例えば、室温（３８℃）がそのままの場合は、列９７の中で設定温度４度を可能とするロータの回転速度が１３，０００ｒｐｍ（列９７と行９８の交差点）と算出でき、回転速度（１７，０００ｒｐｍ）がそのままの場合は、行９９の中で設定温度４度を可能とする室温を２９度（列９６と行９９の交差点）と算出できる。
【００５２】
以上、第２の実施例によれば、揮発性メモリに、ロータの種類毎の回転速度と外気温度の組合せに対する温度制御可能な範囲の対応表を格納しておき、制御装置は対応表を用いて算出を行うので、対応表から温度制御可能な範囲に関するデータを読み出すことにより、瞬時に温度制御可能な範囲の算出結果を得ることができる。
【００５３】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施例では室温が高い場合の例を用いて説明したが、室温が低すぎる場合にも同様に温度制御可能な範囲を算出するようにしても良い。また、運転可能となる条件として上述のパラメータ以外を用いても良く、例えば、電源電圧、電源周波数、湿度、気圧等のパラメータを用いて算出するようにしても良い。
【符号の説明】
【００５４】
１ 遠心分離機 ３ ロータ室 ４ チャンバ ４ｂ シールラバー
５ ロータ ６ モータ ６ａ 回転軸先端部 ６ｃ 回転速度検出器
７ 温度センサ ８ センサ ９ａ コンプレッサ ９ｂ 配管
９ｃ 凝縮機 ９ｄ 配管 ９ｅ 冷却パイプ ９ｆ 配管
１０ 制御装置 １０ａ マイクロコンピュータ １１ 不揮発性メモリ
１１ａ〜１１ｃ データテーブル １３ モータ駆動回路
１４ コンプレッサ駆動回路 １５ バッテリ １６ ドア
１７ 温度センサ １８、１９ 冷却ファン ２０ 表示部
２１ 画面 ２１ 表示画面 ２２ タイトル部
２３ 状態表示部 ２３ａ 設定回転数 ２３ｂ 運転時間
２３ｃ 設定温度 ２４ 加減速レート設定部
２５ メッセージ表示部 ２６ 特殊機能表示部 ２７ 状態マーク
２８ ヘルプキー ２８ａ ダイアログ表示 ２９ メッセージ
３０ 操作部 ３１ カーソルキー ３２ テンキー
３３ ＳＴＡＲＴキー ３４ ＳＴＯＰキー ３５ ＲＯＴＯＲキー
３６ ＭＥＮＵキー ３７ ＥＳＣキー ９５ データテーブル
９６、９７ 列 ９８、９９ 行 １２１ 表示画面
１２５ メッセージ表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体（ロータ）を高速で回転させる遠心分離機に関し、特に冷却装置を有し、ミス無くロータの冷却温度の制御を行うことができる遠心分離機に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心分離機は、試料を収容したロータを高速回転させることにより試料の分離を行う。使用するロータの形状によって異なるものの、ロータは、回転速度が高ければ高いほど空気との摩擦によって温度上昇が大きくなる。一方、遠心分離する試料には、温度が上昇し過ぎると活性が損なわれるものがあるため、冷却遠心分離機と呼ばれる遠心分離機では、オペレータ（遠心分離機の操作をする者）が設定した温度にロータの温度を一定に保つために、ロータを冷却するための冷却装置を設けている。
【０００３】
冷却遠心分離機に用いられる冷却装置は、製造コストや必要な設置スペースを考慮して最適なサイズの冷却装置が選択される。しかしながら、最適なサイズの冷却装置としても、状況によっては必要な冷却能力が不足してしまう場合がある。必要な冷却能力は電源条件や遠心分離機が設置された部屋の室温等によって大きく変化するため、例えば、電源電圧が低い場合や、室温が高すぎる場合など、オペレータが設定した通りの温度にロータの温度を維持できない場合があり得る。そのため、遠心分離機の製造業者は、温度制御可能な温度条件や遠心分離機の設置条件について取扱説明書等に記載することでオペレータに注意を促している。
【０００４】
一方、試料を収容するロータは、取り付け互換性のある複数種の遠心分離機で使用可能である場合が多く、遠心分離機の機種の違いによって冷却能力が異なっていた場合、オペレータの希望する設定温度にロータの温度を制御できる場合とそうでない場合がある。そのため、遠心分離機の製造業者は、使用できる遠心分離機に加えて、使用する遠心分離機と制御可能な温度範囲をロータ毎の取扱説明書に記載し、オペレータに注意を促している。
【０００５】
ここで、オペレータは厳密な温度管理が必要な試料を分離する際に、分離前の試料を最適な温度で管理していることは言うまでもなく、遠心分離機にセットする際も試料を収容するロータおよびロータを受容するロータ室を予冷してから遠心分離機の回転速度を増加させる等、多くの作業が必要である。更に、オペレータは運転を開始する前に前記した遠心分離機およびロータの取扱説明書を確認して希望する温度に遠心分離機が制御可能であるか確認する必要がある。
【０００６】
上記のような繁雑な作業の一部を自動化し、オペレータの作業を軽減するため、例えば特許文献１に開示されたように、ロータの温度が希望する値となってから自動で回転速度を上げる技術が公開されている。この技術は、ロータ室の温度とオペレータによって設定された設定温度とを比較し、ロータ室の温度が設定温度に到達してから前記モータを加速させるように構成した遠心分離機の予冷運転制御方法に関する。
【０００７】
ここで図１０を用いて、従来の遠心分離機におけるロータ設定温度の設定のしかたを説明する。図１０は従来例の遠心分離機における表示部の表示画面１２１を示す図である。表示画面１２１は、複数の表示領域に分類され、上方からタイトル部２２、設定および状態表示部２３、加減速レート設定部２４、メッセージ表示部１２５、特殊機能表示部２６、状態マーク２７の表示領域が定義される。設定および状態表示部２３は、オペレータによって設定されるデータを現在の状態と共に表示するための領域で、回転速度（ＳＰＥＥＤ）、運転時間（ＴＩＭＥ）、温度（ＴＥＭＰ）の設定値が下段に、現在の状態値が上段に並べて表示される。特殊機能表示部２６は、本実施例では同じ分離を再々行う時に便利な運転条件記憶のための「ＰＲＯＧＲＡＭ」選択エリア、遠心加速度を表示させるまたは遠心加速度から回転数を逆算させるための「ＲＣＦ（ｇ）」選択エリア、遠心効果を意味する遠心加速度（×ｇ）と時間（ｓｅｃ）の積であるｇ・ｓｅｃの表示、およびｇ・ｓｅｃから回転数もしくは運転時間を逆算させるための「ｇ・ｓｅｃ」選択エリアからなっている。
【０００８】
メッセージ表示部１２５には、運転するロータの型式名が表示される。また、メッセージ表示部１２５には、遠心分離機の停止中または運転中を示す運転モードを表示したり、異常が発生した場合のメッセージ表示に使用される。オペレータが遠心分離機を運転する場合、表示画面１２１を見ながら運転条件を設定するか、もしくは特殊機能表示部２６の「ＰＲＯＧＲＡＭ」を選択して記憶部にあらかじめ登録された運転条件を呼び出した後、操作部の運転開始キーをＯＮにして運転を開始する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３５０９３１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、従来の遠心分離機では、設定温度範囲が例えば−２０℃から４０℃を入力して運転することが可能であっても、使用するロータの種類と設定する回転速度によってはロータの温度を設定値通りの温度に制御できない場合がある。しかしながら、温度設定値が制御不可能な値であった場合でもオペレータによる運転開始キーの操作により運転が開始されるため、オペレータがロータを設定値通りの温度に制御できないことを知らずに運転を開始してしまう恐れがあった。このような状態を防ぐために、オペレータは運転開始後しばらく温度表示をモニターしたりしており、使い勝手が悪くなっていた。
【００１１】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、遠心分離中のロータ温度の上昇による試料の損失を防止することができる遠心分離機を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、使用するロータの種類と設定温度、運転環境情報を用いて、ロータの温度を設定値通りに制御できない場合には、表示部にエラー情報を表示することができる遠心分離機を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、ロータの温度を設定値通りに制御できない場合には、遠心分離運転の開始を阻止するか、又は、オペレータの再確認後に遠心分離運転を開始するようにした遠心分離機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
【００１５】
本発明の一つの特徴によれば、分離する試料を保持するロータと、ロータを収容するロータ室と、ロータを回転させる駆動装置と、ロータを冷却する冷却装置と、駆動装置と冷却装置の制御を行う制御装置と、制御装置に対して情報を入力するための操作部と、を有する遠心分離機であって、外気温度を測定する温度測定手段を設け、制御装置は、ロータの情報と外気温度とロータの回転速度設定値を元に、操作部から入力された設定温度で冷却装置によって、ロータが冷却可能か判断するように構成した。この判断のために、制御装置は、ロータ室の温度と外気温度とロータの設定回転速度を元に、冷却装置によるロータの温度制御可能な範囲を算出する。この冷却可能か否かの判断をするために制御装置が直接演算しても良いし、演算済みの算出結果をメモリに格納しておいてそれを読み出すようにして算出しても良い。遠心分離機には遠心分離運転状況を表示するための表示部が設けられ、ロータが冷却可能で無い場合には表示部にエラー情報を表示する。
【００１６】
本発明の他の特徴によれば、エラー情報は、遠心分離機の外気温度の変更指示であり、エラー情報を表示した際にはロータの回転開始を許可しないように構成した。または、制御装置は、エラー情報を表示した際には、オペレータからの遠心分離運転開始の確認情報を取得した場合に限り、ロータの回転開始を許可するように構成した。
【００１７】
本発明のさらに他の特徴によれば、制御装置は、設定温度が算出された温度制御可能な範囲よりも低い場合には設定温度で運転可能となる条件を表示部に表示するようにした。運転可能となる条件は外気温度の上限値、又は、ロータの回転数の上限値で表示すると良い。さらに、制御装置は不揮発性メモリを有し、ロータの種類毎の回転速度と外気温度の組合せに対する温度制御可能な範囲の対応表を格納しておくと、制御装置は対応表を用いて算出（読み出し）をすばやく行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、外気温度を測定する温度測定手段を設け、制御装置は、ロータの情報と外気温度とロータの回転速度設定値を元に、操作部から入力された設定温度で冷却装置によって、ロータが冷却可能か判断するので、遠心分離機は冷却装置によるロータの温度制御可能な範囲を外れるか否かを運転開始前に知ることができるので、温度制御不能時に運転を開始してしまうことを未然に防止できる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、制御装置は、ロータ室の温度と外気温度とロータの設定回転速度を元に、冷却装置によるロータの温度制御可能な範囲を算出するので、遠心分離機は冷却装置により制御可能な温度範囲を具体的に知ることができる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、ロータが冷却可能で無い場合には表示部にエラー情報を表示するので、オペレータは厳密な温度管理が必要な試料を分離する際であっても、温度管理上の警告を明確に知ることができるので、使い勝手が良い。
【００２１】
請求項４の発明によれば、エラー情報は、遠心分離機の外気温度の変更指示であるので、オペレータはエラーに対する対応策を明確に得ることができるので、作業効率が向上すると共に使い勝手が向上する。
【００２２】
請求項８の発明によれば、回転可能となる条件は外気温度の上限値であるので、オペレータは空調機等の操作により室温をどの程度まで下げればよいかを明確に知ることができる。
【００２３】
請求項９の発明によれば、運転可能となる条件はロータの回転数の上限値であるので、オペレータはロータの設定回転数を何回転以下にすればよいかを明確に知ることができ、その回転数での遠心分離運転を実行するか否かを容易に判断することができる。
【００２４】
請求項１０の発明によれば、不揮発性メモリに、ロータの種類毎の回転速度と外気温度の組合せに対する温度制御可能な範囲の対応表を格納しておき、制御装置は対応表を用いて算出を行うので、対応表から温度制御可能な範囲に関するデータを瞬時に読み出すことにより、瞬時に算出結果を得ることができる。
【００２５】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例に係る遠心分離機１における制御可能ロータ温度の表示例（その１）を示す図である。
【図２】図１のヘルプ（ＨＥＬＰ）キー２８を押した際に、画面上にポップアップ表示される内容を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係る遠心分離機１における制御可能ロータ温度の表示例（その２）を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係る遠心分離機１の全体構成を示す概略図である。
【図５】図４のチャンバ４の形状を示す切断斜視図である。
【図６】図４の操作部３０を示す外観図である。
【図７】本発明の実施例に係る遠心分離機１の制御ブロック図である。
【図８】本発明の実施例に係る遠心分離機１の制御手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施例に係るロータ５の温度制御可能な範囲の組み合わせ関係を示すデータテーブルである。
【図１０】従来例の遠心分離機における表示部の表示内容を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２７】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。最初に図４及び図５を用いて本実施例に係る遠心分離機１の全体構成を説明する。
【００２８】
図４において遠心分離する試料を収容したロータ５は、ロータ室３内でモータ６の回転軸先端部６ａにセットされる。また、ロータ室３を冷却するための冷却装置として、冷媒を圧縮するためのコンプレッサ９ａと、圧縮されて温度上昇した冷媒を冷却ファン１８によって発生する風によって空冷する凝縮機９ｃと、内部で冷媒を蒸発させてロータ室３を冷却するための冷却パイプ９ｅと、それぞれを結ぶ配管９ｂ、９ｄ、９ｆで構成されている。制御装置１０は、操作部３０から入力された設定回転速度となるように回転速度検出器６ｃの信号をフィードバックしてモータ６を駆動する。また同様に制御装置１０は、操作部３０から入力された設定温度となるように、ロータ室３内に設けられた温度センサ７の信号をフィードバックしてコンプレッサ９ａを駆動する。遠心分離機１の情報には、オペレータによる遠心分離運転条件や、運転開始及び停止指示等を入力するための操作部３０と、運転条件設定値や現在の状態を表示する表示部２０が設けられる。表示部２０は例えば液晶ディスプレイによって構成される。
【００２９】
制御装置１０の近傍には、外気を取り込んで制御装置１０に含まれる電子素子を冷却するための冷却ファン１９が設けられる。冷却ファン１９の風下側には温度センサ１７が設けられる。この温度センサ１７は外気温度を測定するために用いられるので、制御装置１０の発熱状態に左右されないように、冷却ファン１９の風下側直下に設けると良いが、冷却ファン１９の風上側に設けても良い。
【００３０】
図５は、チャンバ４の形状を示す切断斜視図であり、断面形状を理解できるように一部を切断した状態で図示している。チャンバ４は、一方（上側）が開放され、他方（底部）が閉鎖された円筒形の容器であり、底部の中央にはモータ６の回転軸先端部６ａを貫通させるための貫通穴が形成される。貫通穴と回転軸先端部６ａの間には、その隙間を埋めるためのシールラバー４ｂが取り付けられる。シールラバー４ｂの一部にはロータＩＤセンサ８が設けられる。ロータＩＤセンサ８は、ロータ５に設けられた光学的又は磁気的指示部材の情報を読み取るための公知のセンサである。
【００３１】
図４において、オペレータは先ずドア１６を開き、遠心分離する試料を収容したロータ５をロータ室３のモータ６の回転軸先端部６ａに装着する。次に、図４の表示部２０を確認しながら操作部３０より遠心分離の運転条件を入力する。通常、入力する運転条件には遠心分離効果を決めるためのロータの回転速度、ロータの運転時間（回転時間）、および試料（サンプル）を最適な温度状態に維持するための設定温度の他に、加減速時の勾配の設定等がある。これらの運転条件を入力時の表示部２０の表示内容を示すのが図１である。
【００３２】
図１は本実施例に係る遠心分離機１の表示画面２１を示す図であり、オペレータが一連の運転条件を入力した後、運転開始スイッチをＯＮする前の表示内容を示している。本実施例では、オペレータが、ロータの設定回転数２３ａを１７０００ｒｐｍ、運転時間２３ｂが１時間、設定温度２３ｃが４．０℃を入力した場合を示している。ここで、設定回転数２３ａ、運転時間２３ｂ、設定温度２３ｃの表示欄のうち上側が現在の状況を示し、下側が設定値を示している。このように設定および状態表示部２３に必要な情報が表示された後に、本実施例では、制御装置１０は、この条件下で遠心分離運転が可能であるか否かを判定する。そして、可能でない場合にはメッセージ表示部２５にエラー表示を行う。メッセージ表示部２５の右端に表示されるロータを示すイラストと停止という文字を含む状態マーク２７は、ロータ５の回転が停止していることを示している。また、メッセージ表示部２５のエラー表示内容に隣接して、エラーに対してどう対処すれば良いかの追加情報を表示するためのヘルプキー２８が表示される。
【００３３】
メッセージ表示部２５には、ロータの型式名“ＲＯＴＯＲ１”の他に、現在の遠心分離機の外気温度を示す“室温”の情報（図の例では３８℃）と、“制御可能ロータ温度”（図の例では、“＞１３℃”）が表示される。これは、オペレータが入力した運転条件の回転速度（１７０００ｒｐｍ）に対して、制御可能な温度（ロータ５の温度範囲）が１３℃以上であることを示している。また、“＊室温を下げてください”との警告のためのメッセージ２９が表示されており、これは、設定温度（４．０℃）に制御するためには室温（遠心分離機の外気温度）を現在の温度よりも下げる必要があることを示している。よってオペレータは運転を開始する前に貴重なサンプルの損失を防止するための情報を、取扱説明書等を確認することなく簡単に得ることができ、空調設備を稼働させて外気温度を下げるまたは回転速度を下げる等の対策ができる。このため、遠心分離機の使い勝手が大幅に向上する。
【００３４】
図２は、図１のヘルプキー２８を押した際に、表示画面２１上にポップアップ表示（或いは、表示画面２１から切り替えて表示）される内容を示す図である。ダイアログ表示２８ａでは、オペレータによって設定された遠心分離条件のエラー状態を解消するための２つの解決条件を表示している。一つは「設定温度４℃に制御可能な設定回転速度」であり、図示の例では１７０００ｒｐｍと設定した回転速度を、１３０００ｒｐｍ以下で再設定すれば遠心分離運転が可能であることを示している。もう一つの情報は、「設定温度４℃に制御可能な室温（外気温）」であり、図示の例では現在３８℃ある室温を２９℃まで下げれば遠心分離運転が可能であることを示している。このように、本実施例においては、設定された遠心分離条件で運転できない旨のエラー表示だけでなく、ヘルプキー２８を押すことによって、そのエラー状態を解消するのにどうしたら良いかの情報も合わせて表示することができる。このように遠心分離運転を開始できるための条件をオペレータに表示することができるので、オペレータはこの条件を判断することによって、適切な対応策を考えることができる。
【００３５】
図３は、オペレータが空調設備の稼働により室温を下げて、制御可能ロータ温度が変化した状態の表示部２０の表示例である。図３の状態では、室温が２５℃にまで下げられているので、「＊室温を下げてください」のメッセージが表示されなくなり、いわゆる正常時の表示画面２１となっている。図３の状態においては、メッセージ表示部２５に、ロータの型式名（“ＲＯＴＯＲ１”）の他に、現在の遠心分離機の外気温度を示す室温（“２５℃”）および制御可能温度（“＞０℃”）が表示される。図３の例では、オペレータによって入力された遠心分離運転時の設定温度が４℃であり、これは制御可能温度範囲内にあるので、図３の状態時には何ら警告的なメッセージは表示されない。オペレータはこの状態で後述するＳＴＡＲＴキー３３を押すことにより遠心分離運転を開始させることができる。
【００３６】
図６は、図４の操作部３０を示す外観図である。操作部３０には、画面上でポインティングデバイス又は指示領域を移動させるためのカーソルキー３１、数値データを入力するためのテンキー３２、メニュー画面に戻るためのＭＥＮＵキー３６、取り消しキーの役割を果たすＥＳＣキー３７、ロータ５の種類を設定するためのＲＯＴＯＲキー３５、遠心分離運転の開始を指示するＳＴＡＲＴキー３３、遠心分離運転の中止を指示するＳＴＯＰキー３４が設けられる。尚、本実施例では、表示部２０と操作部３０が別々に設けられているが、タッチパネルのような、表示部と操作部が一体になっているものでもよい。
【００３７】
次に、図７を用いて本実施例の遠心分離機１の制御手順を説明する。図７は本実施例に係る遠心分離機１の制御ブロック図である。制御装置１０は内部にマイクロコンピュータ１０ａと、遠心分離機を動作させるためのプログラムや制御情報データを記憶しておくための不揮発性メモリ１１と、演算や一時的なデータを保持するためにバッテリ１５により電源が切られても記憶したデータを保持できるＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２と、モータ６を駆動するためのインバータで構成されたモータ駆動回路１３、コンプレッサ９ａを駆動するためのコンプレッサ駆動回路１４と、外気温度を測定する温度センサ１７と、制御装置１０内部を冷却する冷却ファン１９を有する。ここで、冷却ファン１９は、吸気側の空気温度が外気温度と同じとなる箇所に設置することが望ましく、本実施例では、温度センサ１７は冷却ファン１９の吹き出し口付近に設置する。
【００３８】
コンプレッサ９ａのコンプレッサ駆動回路１４には、図示していないが、コンプレッサ９ａの電源電圧測定手段および電源周波数測定手段が含まれる。これらは既知の技術で実現可能であり、例えばステップダウントランス等により電源電圧を降圧後、ダイオードブリッジ等の全波整流回路および平滑コンデンサにて直流電圧に変換し、これを適宜増幅した後Ａ／Ｄ変換器を通してデジタル値に変換することで測定可能である。本実施例では、コンプレッサ駆動回路１４内にて直流電圧に変換した後、マイクロコンピュータ１０ａのＡ／Ｄ変換機能（図示せず）を利用してデジタル値に変換する。また、電源周波数については、交流電圧がゼロボルトと交差する点でパルス信号を発生させるゼロクロス信号発生器の周期パルスをマイクロコンピュータ１０ａのカウンタ等（図示せず）を用いて演算・計測することによって、電源周波数を測定できる。
【００３９】
コンプレッサ９ａの駆動によって生じる吸熱量は、電源周波数によって回転速度が定まるコンプレッサである場合は、電源周波数別（例えば５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）で運転する場合のそれぞれの定格吸熱容量から求めた吸熱量Ｑを不揮発性メモリ１１に予めデータテーブル１１ａとして記憶させておく。さらに、制御装置１０はロータの種類毎に回転速度に対応する発熱量Ｒの関係をデータテーブル１１ｂとして記憶させておく。また、制御装置１０は、基準外気温度（例えば２５℃）における冷却装置の吸熱量Ｑとロータの発熱量Ｒの差分Ｓに対する制御可能最低温度Ｔを予め実験によって求め、不揮発性メモリ１１にデータテーブル１１ｃとして記憶させておく。
【００４０】
次に、図８のフローチャートを用いて遠心分離機１の制御手順を説明する。図８に示す制御手順はマイクロコンピュータ１０ａでプログラムを実行することによりソフトウェアで実現する。遠心分離運転を開始するにあたり、オペレータは試料の入ったロータ５をセットした後に、操作部３０を用いて遠心分離運転条件を入力する（ステップ８０）。入力される遠心分離運転条件には、ロータ５の設定回転数、運転時間、設定温度を含む。
【００４１】
次にマイクロコンピュータ１０ａは、装着されたロータ５を識別する（ステップ８１）。ロータ５の種類は操作部３０からＲＯＴＯＲキー３５（図６参照）を押下することによってオペレータによって入力される場合と、ロータＩＤセンサ８を用いて自動で検出する場合がある。また、ロータＩＤセンサ８を用いる場合は、必要に応じてロータ５を数回転程度回転させても良い。次に、マイクロコンピュータ１０ａは、温度センサ７を用いてロータ室３の温度を測定し、温度センサ１７を用いて外気温度を測定する（ステップ８２）。
【００４２】
次にマイクロコンピュータ１０ａは、装着されたロータ５に応じたロータ５の種類および、設定回転速度を引数として、データテーブル１１ｂから該当する発熱量Ｒを得る。同時に、マイクロコンピュータ１０ａは、電源電圧および周波数の測定値から、データテーブル１１ａを検索し、該当する冷却装置の吸熱量Ｑを導出する（ステップ８３）。次に、マイクロコンピュータ１０ａは、ステップ８３によって導出した冷却装置の吸熱量Ｑとロータの発熱量Ｒを用いてこれらの差分（Ｑ−Ｒ）を算出し、Ｓ０とする（ステップ８４）。
【００４３】
次にマイクロコンピュータ１０ａは、算出したＳ０を引数としてデータテーブル１１ｃの該当する制御可能最低温度Ｔ０を読み出す。尚、制御可能最低温度Ｔ０は基準外気温度ｔ０（例えば２５℃）での値であるため、実際の外気温度ｔ１で補正し、最終的な制御可能最低温度Ｔ１を求める（ステップ８５）。Ｔ１は概ね次の式で近似できる。
Ｔ１＝Ｔ０＋（ｔ１−ｔ０）
ここで、ｔ１は温度センサ１７の測定値（℃）、ｔ０は基準外気温度（℃）。
【００４４】
次にマイクロコンピュータ１０ａは、上記の手段によって求めた制御可能温度Ｔ１を表示部２０のメッセージ表示部２５に表示する（ステップ８６）。次に、マイクロコンピュータ１０ａは、オペレータによって設定された設定温度が、設定可能な温度（制御可能最低温度Ｔ１）よりも低いか否かを判定する（ステップ８７）。設定温度が、設定可能な温度よりも高い場合は、遠心分離運転が可能であるので、オペレータによってＳＴＡＲＴキー（図６参照）が押下されることにより、設定された条件下で遠心分離運転が行われて処理が終了する（ステップ８７、９２、９３）。
【００４５】
設定温度が、設定可能な温度よりも低い場合は、表示部２０のメッセージ表示部２５に、“＊ 室温を下げて下さい”とのエラー表示を行う（ステップ８８）。この際、オペレータによりＨＥＬＰキーが押されたかを判定し（ステップ８９）、押された場合は、図２に示したように設定可能条件を表示部２０に表示する（ステップ９０）。ＨＥＬＰキーが押されなかった場合は、ステップ９１に進む（ステップ８９）。
【００４６】
次に、設定画面に“戻る”旨のＥＳＣキー３７が押下されたかを検出し、押下された場合はステップ８０に戻り、押下されていない場合はステップ８９に戻る（ステップ９１）。
【００４７】
以上、本実施例によれば、外気温度と冷却装置の定格吸熱容量から吸熱量を導出する手段と、運転条件設定値におけるロータが高速回転することで空気との摩擦によって生じる発熱量を導出する手段を備え、発熱量と吸熱量の関係から、ロータの制御可能温度を導出し、表示部に表示するので、オペレータは厳密な温度管理が必要な試料を分離する際であっても、温度管理上の警告を明確に知ることができるので、使い勝手が良い。
【００４８】
本実施例においては、設定された条件下で遠心分離運転ができない場合（ステップ８７でＹｅｓの場合）は、ＳＴＡＲＴキー３３が押下できない、或いは、押下しても反応しないように構成されるが、この場合であっても作業者に再確認、例えば“設定された条件下で遠心分離運転ができません。ロータ温度が１３度までしか低下しません”との再確認メッセージを出して、それでも遠心分離運転を開始するか否かをオペレータに指示させるように構成しても良い。このように構成すれば、制御装置（マイクロコンピュータ１０ａ）はエラー情報を表示した際には、オペレータからの遠心分離運転開始の確認情報を取得した場合に限り、ロータの回転開始を許可するので、オペレータは厳密な温度管理が不要な試料の場合はエラー表示があっても遠心分離運転を継続することができ、作業性を損なうことが無い。
【実施例２】
【００４９】
次に、図９を用いて本発明の第２の実施例を説明する。前述した第１の実施例では、使用するロータの種類、運転条件（設定回転速度）、遠心分離機の設置条件（遠心分離機の外気温度）のデータから、温度制御可能な範囲をマイクロコンピュータ１０ａで算出し、遠心分離機の表示部に表示するように構成したが、温度制御可能な範囲の算出を別の装置で予め演算しておき、その演算結果をデータテーブル９５として格納しておいても良い。
【００５０】
図９は、“ＲＯＴＯＲ１”の回転速度と外気温度の組合せに対する温度制御可能な範囲の対応表である。データテーブル９５は、制御装置の不揮発性メモリ１１に予め記録されるもので、用いられるロータの種類毎にデータテーブル９５が準備される。データテーブルに９５を用いると、例えば現在の外気温度が３８℃の時に回転速度１７０００ｒｐｍで回転させようとすると、列９７と行９９の交差する欄から、設定可能温度が１３℃と即座に算出できる。このようにデータテーブル９５のように予め演算結果を算出しておくことで、図８で説明したフローチャートのステップ８３から８５を一つのステップ、即ち、「データテーブル９５から設定可能温度を読み出す」で置き換えることが可能となる。
【００５１】
さらに、データテーブルに９５を用いることによって、図２で示す遠心分離運転が可能な条件をすぐに求めることができる。例えば、室温（３８℃）がそのままの場合は、列９７の中で設定温度４度を可能とするロータの回転速度が１３，０００ｒｐｍ（列９７と行９８の交差点）と算出でき、回転速度（１７，０００ｒｐｍ）がそのままの場合は、行９９の中で設定温度４度を可能とする室温を２９度（列９６と行９９の交差点）と算出できる。
【００５２】
以上、第２の実施例によれば、揮発性メモリに、ロータの種類毎の回転速度と外気温度の組合せに対する温度制御可能な範囲の対応表を格納しておき、制御装置は対応表を用いて算出を行うので、対応表から温度制御可能な範囲に関するデータを読み出すことにより、瞬時に温度制御可能な範囲の算出結果を得ることができる。
【００５３】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施例では室温が高い場合の例を用いて説明したが、室温が低すぎる場合にも同様に温度制御可能な範囲を算出するようにしても良い。また、運転可能となる条件として上述のパラメータ以外を用いても良く、例えば、電源電圧、電源周波数、湿度、気圧等のパラメータを用いて算出するようにしても良い。
【符号の説明】
【００５４】
１ 遠心分離機 ３ ロータ室 ４ チャンバ ４ｂ シールラバー
５ ロータ ６ モータ ６ａ 回転軸先端部 ６ｃ 回転速度検出器
７ 温度センサ ８ センサ ９ａ コンプレッサ ９ｂ 配管
９ｃ 凝縮機 ９ｄ 配管 ９ｅ 冷却パイプ ９ｆ 配管
１０ 制御装置 １０ａ マイクロコンピュータ １１ 不揮発性メモリ
１１ａ〜１１ｃ データテーブル １３ モータ駆動回路
１４ コンプレッサ駆動回路 １５ バッテリ １６ ドア
１７ 温度センサ １８、１９ 冷却ファン ２０ 表示部
２１ 画面 ２１ 表示画面 ２２ タイトル部
２３ 状態表示部 ２３ａ 設定回転数 ２３ｂ 運転時間
２３ｃ 設定温度 ２４ 加減速レート設定部
２５ メッセージ表示部 ２６ 特殊機能表示部 ２７ 状態マーク
２８ ヘルプキー ２８ａ ダイアログ表示 ２９ メッセージ
３０ 操作部 ３１ カーソルキー ３２ テンキー
３３ ＳＴＡＲＴキー ３４ ＳＴＯＰキー ３５ ＲＯＴＯＲキー
３６ ＭＥＮＵキー ３７ ＥＳＣキー ９５ データテーブル
９６、９７ 列 ９８、９９ 行 １２１ 表示画面
１２５ メッセージ表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離する試料を保持するロータと、該ロータを収容するロータ室と、前記ロータを回転させる駆動装置と、前記ロータを冷却する冷却装置と、前記駆動装置と前記冷却装置の制御を行う制御装置と、前記制御装置に対して情報を入力するための操作部と、を有する遠心分離機であって、
外気温度を測定する温度測定手段を設け、
前記制御装置は、前記ロータの情報と前記外気温度と前記ロータの回転速度設定値を元に、前記操作部から入力された設定温度で前記冷却装置によって、前記ロータが冷却可能か判断することを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
前記制御装置は、前記ロータ室の温度と前記外気温度と前記ロータの設定回転速度を元に、前記冷却装置による前記ロータの温度制御可能な範囲を算出することを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
【請求項３】
前記遠心分離機は遠心分離運転状況を表示するための表示部を有し、前記ロータが冷却可能で無い場合には前記表示部にエラー情報を表示することを特徴とする請求項２に記載の遠心分離機。
【請求項４】
前記エラー情報は、前記遠心分離機の外気温度の変更指示であることを特徴とする請求項３に記載の遠心分離機。
【請求項５】
前記制御装置は、前記エラー情報を表示した際には、前記ロータの回転開始を許可しないことを特徴とする請求項３又は４に記載の遠心分離機。
【請求項６】
前記制御装置は、前記エラー情報を表示した際には、オペレータからの遠心分離運転開始の確認情報を取得した場合に限り、前記ロータの回転開始を許可することを特徴とする請求項４又は５に記載に記載の遠心分離機。
【請求項７】
前記制御装置は、前記設定温度が算出された温度制御可能な範囲よりも低い場合には、前記設定温度で運転可能となる条件を前記表示部に表示することを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の遠心分離機。
【請求項８】
前記運転可能となる条件は、外気温度の上限値であることを特徴とする請求項７に記載の遠心分離機。
【請求項９】
前記運転可能となる条件は、前記ロータの回転数の上限値であることを特徴とする請求項７に記載の遠心分離機。
【請求項１０】
前記制御装置は不揮発性メモリを有し、
前記不揮発性メモリに、前記ロータの種類毎の回転速度と外気温度の組合せに対する温度制御可能な範囲の対応表を格納しておき、
前記制御装置は、前記対応表を用いて前記算出を行うことを特徴とする請求項２から９のいずれか一項に記載の遠心分離機。
【請求項１】
分離する試料を保持するロータと、該ロータを収容するロータ室と、前記ロータを回転させる駆動装置と、前記ロータを冷却する冷却装置と、前記駆動装置と前記冷却装置の制御を行う制御装置と、前記制御装置に対して情報を入力するための操作部と、を有する遠心分離機であって、
外気温度を測定する温度測定手段を設け、
前記制御装置は、前記ロータの情報と前記外気温度と前記ロータの回転速度設定値を元に、前記操作部から入力された設定温度で前記冷却装置によって、前記ロータが冷却可能か判断することを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
前記制御装置は、前記ロータ室の温度と前記外気温度と前記ロータの設定回転速度を元に、前記冷却装置による前記ロータの温度制御可能な範囲を算出することを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
【請求項３】
前記遠心分離機は遠心分離運転状況を表示するための表示部を有し、前記ロータが冷却可能で無い場合には前記表示部にエラー情報を表示することを特徴とする請求項２に記載の遠心分離機。
【請求項４】
前記エラー情報は、前記遠心分離機の外気温度の変更指示であることを特徴とする請求項３に記載の遠心分離機。
【請求項５】
前記制御装置は、前記エラー情報を表示した際には、前記ロータの回転開始を許可しないことを特徴とする請求項３又は４に記載の遠心分離機。
【請求項６】
前記制御装置は、前記エラー情報を表示した際には、オペレータからの遠心分離運転開始の確認情報を取得した場合に限り、前記ロータの回転開始を許可することを特徴とする請求項４又は５に記載に記載の遠心分離機。
【請求項７】
前記制御装置は、前記設定温度が算出された温度制御可能な範囲よりも低い場合には、前記設定温度で運転可能となる条件を前記表示部に表示することを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載の遠心分離機。
【請求項８】
前記運転可能となる条件は、外気温度の上限値であることを特徴とする請求項７に記載の遠心分離機。
【請求項９】
前記運転可能となる条件は、前記ロータの回転数の上限値であることを特徴とする請求項７に記載の遠心分離機。
【請求項１０】
前記制御装置は不揮発性メモリを有し、
前記不揮発性メモリに、前記ロータの種類毎の回転速度と外気温度の組合せに対する温度制御可能な範囲の対応表を格納しておき、
前記制御装置は、前記対応表を用いて前記算出を行うことを特徴とする請求項２から９のいずれか一項に記載の遠心分離機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１１３５８（Ｐ２０１２−１１３５８Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５２５４５（Ｐ２０１０−１５２５４５）
【出願日】平成２２年７月２日（２０１０．７．２）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２日（２０１０．７．２）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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