遠心機の運転管理システム及び遠心機
【課題】
共通の電源装置に接続された複数の遠心機を、効率よく起動又は加速させることができる遠心機の運転管理システムを提供する。
【解決手段】
ロータ４を回転させる駆動装置３と、駆動装置３の回転を制御する制御装置２と、外部装置とデータの送受信を行う通信インターフェース２ａを有する複数の遠心機１―１〜ｎと、複数の遠心機と通信ネットワーク１１を介して接続される運転管理装置１０を有する遠心機の運転管理システムにおいて、停電が発生して複数の遠心機が停止した後に復電した場合、運転管理装置１０は、設定された優先順位に従って所定数の遠心機１―１〜ｎに対して加速許可を与えることにより、電源設備２０の電源容量を超えないように遠心機を起動又は加速させる。
共通の電源装置に接続された複数の遠心機を、効率よく起動又は加速させることができる遠心機の運転管理システムを提供する。
【解決手段】
ロータ４を回転させる駆動装置３と、駆動装置３の回転を制御する制御装置２と、外部装置とデータの送受信を行う通信インターフェース２ａを有する複数の遠心機１―１〜ｎと、複数の遠心機と通信ネットワーク１１を介して接続される運転管理装置１０を有する遠心機の運転管理システムにおいて、停電が発生して複数の遠心機が停止した後に復電した場合、運転管理装置１０は、設定された優先順位に従って所定数の遠心機１―１〜ｎに対して加速許可を与えることにより、電源設備２０の電源容量を超えないように遠心機を起動又は加速させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
同一電源設備に接続された複数の遠心機と、通信手段を介して複数の遠心機と接続される運転管理装置を有するシステムにおいて、運転開始時又は停電発生後の復電時に効率よく複数の遠心機の運転を開始させることができる運転管理システム、及び、遠心機に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心機は試料を収容したロータを回転させることにより試料の分離を行う装置であり、ロータを高速で回転させるためにロータ自身に大きな遠心力がかかる。また、回転中にロータが破壊しないように十分な強度を持たせるための材質および形状としているが、その結果ロータの重量が重くなり慣性モーメントが大きくなる。そのためロータの駆動装置として高出力のモータを用いる必要があるため、モータの出力増加に伴い消費電力が増大する。消費電力の増大は、特に、起動時における電流の増加が著しくなる。
【０００３】
図８は、遠心機のロータの回転速度と消費電力の時間的関係を示すグラフである。図８において、ロータの回転速度８１とモータの消費電力８２との関係を示す。回転速度８１のカーブから理解できるように、遠心機においては、ロータを停止状態(回転数０ｒｐｍ）から所定の回転速度まで加速させ、所定の回転速度に達したらその回転速度を維持して一定速度でロータを回転させる。この加速中のモータの制御が加速モード８３による回転制御であり、一定速度でロータを回転させる際のモータの制御が整定モード８４による回転制御である。一般にモータには、起動時や加速時には定速回転中よりも大きな電流が流れ、例えば、加速モード８３中に要する消費電力は、整定モード８４中に要する消費電力よりも大きくなり、図８に示す例では２倍以上の消費電力の差が生ずる。
【０００４】
上記背景から、遠心機を接続する電源設備の容量は、遠心機が加速モードに要する電力より大きな容量が必要となる。更に複数の遠心機を同じ電源設備に接続する場合には、複数の遠心機が同時に加速できる程度の容量の電源設備を設けることが好ましい。しかしながら、遠心機を順次増設する場合等、遠心機の増設に併せてその都度電源設備を更新することが困難な場合が生ずる。そこで、複数の遠心機を同時に運転したい場合は、例えば使用者が同時に加速させる遠心機の台数を制限し、加速中の遠心機が整定状態となるまで他の遠心機の起動を待機させ、起動中の遠心機が整定状態になってから、次の遠心機を起動して回転加速させることで全体の消費電力が電源設備の容量を超えないようにすることが行われていた。
【０００５】
一方、従来の遠心機は運転中に停電が発生した場合でも、試料の損失を極力防止するために停電検知手段を備え、さらに電源が復帰した際に再度設定回転速度までロータを加速させる運転復帰手段を備えている。しかし、停電前に複数の遠心機が稼働していた場合、復電後に各遠心機の運転復帰手段が同時に動作すると、複数の遠心機が同時に加速モードとなるため、電源容量オーバーの現象が起こりうる。そのため、多数の遠心機を同時に運転しているような環境下では、復電時の一時的な電力不足を防止するために容量の大きな電源設備がどうしても必要となっていた。
【０００６】
このように多数の遠心機が同時に起動することによって生じる一時的な電力不足を防止するため、例えば空気清浄機の分野においては特許文献１に開示されるように、停電復帰後に再起動するまでの遅延時間を設定できるようにして、複数の装置を同時に起動させないように制御することで、電源設備の容量を超えないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３２２２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載された技術のように、復電時の再起動時の遅延時間を可変させることで同時起動を避け、電源設備の容量オーバーを防止する手段は、空調設備に使用されるコンプレッサの起動電流のように加速に要する時間がある程度一定で短時間である場合は有効な手段である。しかし、遠心機は慣性モーメントの異なるロータを複数種交換して使用でき、設定回転速度も試料によって異なるため、運転復帰手段が動作してからロータが設定回転速度に到達するまでの時間（加速時間）が一定とはならず、特許文献１の技術を遠心機に適用することは現実的ではない。即ち、復帰までの遅延時間を固定として設定する場合、最も長い遅延時間を設定時間として用いなければならなくなり、結果として何れの遠心機も加速していない状態（無駄時間）が発生することになり、効率の面で十分な効果は期待できない。
【０００９】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、共通の電源設備に接続された複数の遠心機を、効率良く起動又は加速させることができる遠心機の運転管理システムを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、共通の電源設備に接続された複数の遠心機を、電源設備の容量を超えないように起動又は加速させることができる遠心機の運転管理システムを提供することにある。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、運転管理装置を用いて複数の遠心機の運転状況を管理することができる遠心機の運転管理システム、及び、そのシステムに用いられる遠心機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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。
【００１３】
本発明の一つの特徴によれば、試料を収容するロータを回転させる駆動装置と、駆動装置の回転を制御する制御装置と、外部装置とデータの送受信を行う通信手段を有する複数の遠心機と、複数の遠心機に電気を供給する電源装置（電源設備）と、複数の遠心機と通信回線を介して接続される運転管理装置を有する遠心機の運転管理システムにおいて、運転管理装置は、複数の遠心機のいずれかに対して加速許可を与えることにより運転中の遠心機の消費電力の合計が電源装置の電源容量を超えないように管理する。そのため運転管理装置は、複数の遠心機のうち回転加速中（加速モード）である遠心機の台数をカウントし、カウント値が予め定めた値を超えない範囲で、加速許可要求を発した遠心機に対して加速許可を与える
【００１４】
本発明の他の特徴によれば、遠心機は、運転状態データを定期的に運転管理装置に報告し、運転管理装置は、複数の遠心機から報告される運転状態データを用いて加速許可を与えるか否かを判断する。運転状態データには、遠心機が現在加速モードであるか否かを識別するためのデータを含む。また、運転状態データは、設定回転速度と現在の回転速度のデータを含み、運転管理装置は設定回転速度と現在回転速度の差分を算出して、差分の大きい順番に加速許可を与える。遠心機は、停電からの復電時に、運転管理装置に対して加速許可要求信号を送信し、加速許可要求信号の返答を受信するまで、モータの運転再開をしないように構成する。加速許可を受信しない遠心機は、例えば停電後の復電時にロータが回転中である場合は、ロータを惰性で回転させながら待機することになる。
【００１５】
本発明のさらに他の特徴によれば、通信回線を介して外部運転管理装置に接続可能であって、運転中に定期的に運転データを外部運転管理装置に報告する遠心機において、停電が発生したか否かを検出し、停電発生後の復電状態であることを認識した場合には、通信回線経由で外部運転管理装置に運転再開の加速許可要求信号を送信し、外部運転管理装置から加速許可信号を受信してから遠心機の運転を再開させるように構成した。加速許可要求信号を示すフラグは、運転データに含めて外部運転管理装置に送信するように構成すると好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、運転管理装置は、複数の遠心機のいずれかに対して加速許可を与えることにより運転中の遠心機の消費電力の合計が電源装置の電源容量を超えないように管理するので、停電発生後の復電時に複数の遠心機が同時に加速モードとなって、電源装置の容量をオーバーすることを防止できる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、運転管理装置は、複数の遠心機のうち回転加速中（加速モード）である遠心機の台数をカウントし、カウント値が予め定めた値を超えない範囲で、加速許可要求を発した遠心機に対して加速許可を与えるので、加速モードとなった遠心機による電源装置の容量オーバーを防止できる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、遠心機は、運転状態データを定期的に運転管理装置に報告し、運転管理装置は、複数の遠心機から報告される運転状態データを用いて加速許可を与えるか否かを判断するので、各遠心機の運転状況に応じて優先的に加速処理を行う遠心機を決定することができる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、運転状態データには、遠心機が現在加速モードであるか否かを識別するためのデータを含むので、運転管理装置は各遠心機が消費電力の多い加速中であるか、消費電力の少ない定速運転中であるかを容易に識別することができ、この結果に応じて電源装置の容量をオーバーしないように管理することができる。
【００２０】
請求項５の発明によれば、運転状態データは、設定回転速度と現在の回転速度のデータを含み、運転管理装置は設定回転速度と現在回転速度の差分を算出して、差分の大きい順番に加速許可を与える遠心機を決定するので、加速が必要な緊急度に応じてきめ細かい加速許可管理をすることができる。
【００２１】
請求項６の発明によれば、停電からの復電時に、遠心機は運転管理装置に対して加速許可要求信号を送信し、加速許可要求信号の返答を受信するまで、モータの運転再開をしないので、電源装置の容量をオーバーする状態を効果的に回避することができる。
【００２２】
請求項７の発明によれば、遠心機は、停電からの復電時に、運転管理装置に対して加速許可要求信号を送信し、加速許可要求信号の返答を受信するまで、モータの運転再開をしないので、複数の遠心機が停電時の自動復帰モードにより加速を開始することによる電源装置の容量オーバーの発生を防止することができる。
【００２３】
請求項８の発明によれば、加速許可要求信号を示すフラグを、運転データに含めて外部運転管理装置に送信するので、従来の遠心機において用いられている運転管理装置へのデータ送信の内容を修正するだけで、容易に本発明を実現することができる。また、本発明の実現のためにシステムのハード構成を変える必要がないので、コストアップを最小に抑えることができる。
【００２４】
本発明の上記および他の目的、ならびに上記および他の特徴および効果は、以下の本明細書の記述および添付図面からさらに明らかにされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例に係る遠心機の運転管理システムの全体構成図である。
【図２】本発明の実施例に係る運転管理装置の処理を示す概略フローチャートである。
【図３】本発明の実施例に係る遠心機１と運転管理装置１０の間で送受信されるデータ構造を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係る運転管理装置１０の運転状態収集処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施例に係る運転管理装置１０の運転管理処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例に係る遠心機１の受信割込み処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例に係る遠心機１の制御処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】遠心機１のロータの回転速度と消費電力の時間的関係を示すグラフである。
【図９】複数の遠心機１−Ｎ（Ｎ＝１，２，３，４）を順番に加速した場合の全体の消費電力を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２６】
以下、本発明の実施例に係る遠心機の運転管理システムについて図面を参照して説明する。なお、実施例を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
【００２７】
図１は、本発明に係る遠心機の運転管理システムの全体構成図である。図１に示すように電源設備２０に集約される共通の電源ライン２１に接続されたｎ台の遠心機１が通信ネットワーク（通信回線）１１を介して運転管理装置１０と相互にデータの送受信が出来るように構成される。各遠心機１は、同一仕様の遠心機であっても良いし、異なる仕様の遠心機であっても良い。本明細書においては、遠心機１を識別するため、各遠心機１を、１−Ｎ（但し、Ｎ＝１，２，・・・ｎ）の様に枝番号を付して識別することとする。
【００２８】
運転管理装置１０としては、例えばパーソナルコンピュータ等の公知のコンピュータ装置を用いることができる。運転管理装置１０は、図示していないが、中央処理装置、キーボード等の入力装置、ＬＣＤディスプレイ等の表示装置、マウス等のポインティングディバイス、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）やハードディスク等の記憶手段、通信ネットワークを接続するための通信インターフェース手段等を含んで構成される。また、運転管理装置１０には、停電の際にも停止しないようにバックアップ電源たる無停電電源装置１２が接続される。運転管理装置１０は、通信ネットワーク１１を介して遠心機１−１〜１−ｎからの運転状態を示す情報を定期的に収集して管理する。また、運転管理装置１０は、電源設備２０に設けられた停電検出装置２２と通信インターフェース２２ａを介して通信可能であり、停電が生じた場合にはその旨の情報を受信できるように構成される。
【００２９】
本実施例による運転管理に必要なパラメータ等、例えば、後述する同時起動可能な台数の制限値や、運転指示の際の優先順位の設定は、電源設備管理者等が入力装置からあらかじめ運転管理装置１０に入力しておく。運転管理装置１０は、複数の遠心機の運転状態を収集・分析し、現在の消費電力と設定された運転可能な遠心機１の台数とを比較し、許容値を超えない台数の範囲で、加速開始許可要求のあった遠心機に対して加速許可信号を与えるように制御する。運転管理装置１０の中央処理装置は、上述した処理をプログラムを実行することによりソフト的に実行する。記憶手段には、制限値等の運転管理に必要な各種データや、制御プログラム等が格納される。またＲＡＭには、遠心機１−１〜１−ｎから収集した運転状態データの一時記憶や演算等のワークエリアとして利用される。通信ネットワーク１１は、周知の技術を用いることができ、例えばＩＥＥＥ８０２ ＬＡＮ／ＭＡＮ規格、または、ＥＩＡ−４８５（ＲＳ−４８５）規格等のＬＡＮ技術が利用できる。
【００３０】
遠心機１−１〜１−ｎのそれぞれは、試料を収容する交換可能なロータ４と、ロータ４を回転駆動する電気モータ等の駆動装置３と、駆動装置３の回転速度の制御を行う制御装置２と、作業者がロータ４の回転速度や運転時間の設定やロータ４の運転開始または停止指示を行うための入力装置５と、ロータ４の回転速度や運転時間等の運転状態または設定値等を表示する表示装置６を含んで構成される。各遠心機１の仕様が同一でない場合は、ロータ４を収容するロータ室を冷却する冷却装置を有したり、ロータ室を減圧するための真空ポンプを有する遠心機であっても良い。
【００３１】
各遠心機１の制御装置２はマイクロコンピュータ（図示せず）と、通信ネットワーク１１を介して運転管理装置１０とデータを送受信するための通信インターフェース２ａを含んで構成される。通信ネットワーク１１を用いることによって、各遠心機１は運転管理装置１０に対して運転状態を示すデータを送信することができ、また、運転管理装置１０からの運転指示情報を受信することができる。さらに制御装置２は、通信ネットワーク１１を介して運転管理装置１０から加速許可信号を受信するまで、加速開始を遅延するように動作する。
【００３２】
各遠心機１を運転するためには、通常作業者が入力装置５から回転速度や運転時間等の設定値を制御装置２に入力し、その後、入力装置５のスタートボタン（図示せず）を押すことにより運転開始の指示を行う。作業者によって入力された各設定値は、制御装置２に含まれるマイコンの記憶手段内に格納される。運転開始の入力を受けた制御装置２は、駆動装置３を制御してロータ４を設定回転速度まで回転加速させる。ここで、図８で示したように、遠心機１の消費電力は、回転速度を上昇させる”加速モード８３”に対して、設定回転速度に到達後一定速度を保つ”整定モード８４”では消費電力が低い値となる。これは、駆動装置３によって回転させるロータ４の慣性モーメントが単に駆動装置２を回転させるだけの場合に比較して非常に大きい事に由来する。例えば、“超遠心機”と呼ばれる最高回転数が１５万回転の遠心機を用いると、設定回転速度や使用するロータの種類による多少の違いはあるものの、加速モードでの最大消費電力が約３ｋＷ程度要するのに対し、整定モードでは約１ｋＷ程度の消費電力となる。
【００３３】
従って、遠心機１−１〜１−ｎを同時に加速モードとした場合に電源設備２９には少なくとも最大消費電力のｎ倍の容量が必要となる。ここで例えば電源設備２０の容量が６ｋＷで、接続する遠心機の最大消費電力および整定モードの消費電力がそれぞれ３ｋＷおよび１ｋＷであった場合、同時に加速モードとなる可能性を考慮すると、電源設備２０に接続できる遠心機は２台が限度である。しかし、図９に示すように先ず１台の遠心機（遠心機１−１）を加速させ、整定モードとなってから次の遠心機を順次１台ずつ加速させるようにした場合は、電源設備２０の容量を超えないように４台まで遠心機を同時に整定モードにすることができる。しかしながら、複数の遠心機を同時に運転している場合に停電が発生した場合は、復電時に各遠心機１−１〜１−４が有する運転復帰手段によって同時に加速モードとなることが起こり、その場合は、電源設備の容量を超えてしまう。
【００３４】
そこで、本実施例に係る遠心機の運転管理システムにおいては、遠心機１−１〜１−ｎは起動又は加速をする前に運転管理装置１０に対して加速許可の伺いをし、その伺いを受信した運転管理装置１０が、通信ネットワーク１１を介して遠心機１−１〜１−ｎに加速許可命令を送信するように構成した。この際、運転管理装置１０は同時に加速モードとなる遠心機の数を制限することにより、運転中の遠心機１の合計消費電力が電源容量を超えないように制御する。各遠心機１は、運転管理装置１０から加速許可命令を受信してからロータの回転加速開始をするので、加速許可命令を受信していない遠心機１は、加速許可命令を受信するまで停止状態のまま、あるいは惰性で回転する状態（短い時間の停電時など）のまま待機する。
【００３５】
図２は本発明に係る運転管理装置１０の制御を示す概略フローチャートである。運転管理装置１０において運転管理が開始されると（ステップ１０１）、先ず複数の遠心機１の運転状態を順次収集する収集処理を行う（ステップ１０２）。次に、受信した運転管理情報を集計する（ステップ１０３）。この集計処理には、現在加速状態にある遠心機１の台数のカウント処理も含む。次に、運転管理装置１は収集された運転管理情報に加速許可要求信号が含まれるか否か（加速許可要求を受信したか否か）を判断する（ステップ１０４）。加速許可要求信号が含まれる場合は、運転管理装置１は、予め設定した電源設備２０の電源容量（制限値）を超えない範囲で運転開始を許可する遠心機１を選択し、選択された遠心機１に対して加速許可信号を送信する（ステップ１０５）。その後、ステップ１０１に戻り、運転管理終了まで同様の処理を繰り返す。尚、ステップ１０４において加速許可要求を受信しなかった場合は、ステップ１０２に戻る。
【００３６】
図３は運転管理装置１０と遠心機１−１〜１−ｎの間で送受信されるデータ構造を示す図である。運転管理装置１０から遠心機１側に送信されるデータは、（ａ）運転状態送信命令３１と、（ｂ）加速許可命令３２である。また、遠心機１から運転管理装置１０に送信されるデータは（ｃ）運転状態データ３３である。各送受信データは共通してデータの先頭を示すスタートマーク（Ｄ１、Ｄ１１、Ｄ２１）が１バイトと、命令または応答を判別するコマンド（Ｄ２、Ｄ１２、Ｄ２２）が３バイトと、通信データの信頼性をチェックするチェックサム（Ｄ３、Ｄ１３、Ｄ２５）が２バイトと、データの末尾を示すストップマーク（Ｄ４、Ｄ１４、Ｄ２６）の１バイトを含む。更に運転状態データ３３には、少なくとも現在遠心機の状況を示す運転モードデータ（Ｄ２３）を含み、運転モードデータ（Ｄ２３）内の１バイトが加速モードであるか否かを示すフラグである。運転モードデータ（Ｄ２３）に続いて、加速要求があるか否かを判別する加速許可要求フラグ（Ｄ２４）の１バイトが含まれる。
【００３７】
次に図４を参照して運転管理装置１０の運転状態収集処理について説明する。図４に示す処理は運転管理装置１０の中央処理装置が実行する。運転状態収集処理の主な処理内容は、運転管理装置１０が遠心機１−１〜１−ｎの各々の運転状態を収集してＲＡＭに記憶するとともに、現在加速モードにある遠心機１の台数を集計することである。先ず運転管理装置１０は、現在加速モード中である遠心機１の台数を集計するためのカウンタＣをゼロクリアし、次に各遠心機１の運転状態を記憶するためのメモリ領域を初期化する。このメモリ領域には、遠心機１毎にアドレスが割り当てられ、割り当てられたアドレス内に遠心機１のデータが格納される。次いで、Ｎの初期値として１をセットする（ステップ２０２）。
【００３８】
次に、運転管理装置１０は遠心機１−Ｎに運転状態データの送信を命令するための運転状態送信命令を送信する（ステップ２０３）。次に、通信タイムアウトタイマをセットする（ステップ２０４）。通信タイムアウトを用いた処理をするのは、遠心機１―Ｎの電源が入っていない場合や、通信ネットワーク１１の障害に対応するものであり、所定の時間内に送信した対象の遠心機１―Ｎからの返答があったか否かを判定するために用いられる。次に、通信タイムアウトが発生したか否かをチェックする（ステップ２０５）。通信タイムアウトが発生していた場合、遠心機１−Ｎは動作していないものとみなしてステップ２１０に進む。通信タイムアウトが発生していない場合は、運転管理装置１０は、対象の遠心機１−Ｎから運転状態データを受信したかチェックする。運転状態データを受信していなければステップ２０５に戻る（ステップ２０６）。運転状態データを受信した場合は、運転状態データをＲＡＭの対応する記憶エリアに格納する（ステップ２０７）。
【００３９】
次に、受信した運転状態データから、その遠心機１―Ｎが加速モードであるかをチェックする（ステップ２０８）。加速モード、即ち、その遠心機が加速中である場合はカウンタＣの値を１だけ増加させる（ステップ２０９）。ステップ２０８で、遠心機１が加速モードでない場合は、ステップ２１０に進む。以上の処理によって、一つの遠心機１―Ｎに対する運転情報収集処理は終了し、次の遠心機１の運転状態データを収集するため、Ｎの値を１つ増加させる（ステップ２１０）。次に、Ｎが遠心機の許容加速台数ｎを超えるか否かチェックする。超えていなければ処理２０３に戻って、ステップ２０３から２１１の処理を繰り返す。Ｎが遠心機の総数ｎを超えた場合は遠心機１−１〜１−ｎの運転状態データを全て収集したことになるので、運転状態収集処理を終了する（ステップ２１２）。
【００４０】
以上説明した図４のフローチャートは、運転管理装置１０が一定の時間間隔で繰り返して行い、これによって運転管理装置１０は遠心機１−１〜１−ｎから運転状態データを定期的に収集することができ、遠心機１−１〜１−ｎの運転状態をリアルタイムで収集し、監視することができる。
【００４１】
次に図５を用いて本発明に係る運転管理装置１０の運転管理処理の手順について説明する。図５に示す処理は運転管理装置１０の中央処理装置が実行する。運転管理処理の主たる処理内容は、管理者が予め設定した制限値（同時に加速モードとできる遠心機の台数）を超えない範囲で複数の遠心機に加速開始の許可を与えることである。運転管理処理を開始すると（ステップ３０１）、先ず運転管理装置１０の記憶装置から同時に加速させてよい遠心機の台数の制限値Ｓを読み出す（ステップ３０２）。この制限値Ｓは、電源設備２０に応じて作業者又は管理者が運転管理装置１０に事前に登録しておくものである。次に、遠心機１を示すＮに初期値１をセットし、現在加速モードにある遠心機１の台数を示すカウンタＣの値をクリアする（ステップ３０３）。次に、運転管理装置１０の中央処理装置は、現在加速モードにある遠心機１の台数を示すカウンタＣの値を読み出し（ステップ３０４）、カウンタＣの値が制限値Ｓよりも小さい否かをチェックする（ステップ３０５）。
【００４２】
カウンタＣの値が制限値Ｓよりも小さい場合は、運転状態収集処理で記憶した運転状態データを読み出す（ステップ３０５、３０６）。カウンタＣの値が制限値よりも大きい場合は、運転管理処理を終了する（ステップ３０５、３１２）。次に、ステップ３０６で読み出した運転状態データを参照し、遠心機１−Ｎが加速許可要求中であるかチェックする（ステップ３０７）。加速許可要求中でない場合はステップ３１０に移る。加速許可要求中である場合は、アドレスＮの遠心機１に加速許可命令を送信した後、カウンタＣの値を１だけ増加させる（ステップ３０８、３０９）。そして、次の遠心機を指定するためＮを１増加させる（ステップ３１０）。Ｎを増加させた際に、Ｎが遠心機の総台数ｎを超えたか否かをチェックし、ｎを超えていなければ、処理３０４に戻って処理を繰り返し、Ｎがｎを超えていれば処理を終了する（ステップ３１１、３１２）。
【００４３】
以上、図４及び図５のフローチャートを用いて運転管理装置１０の処理手順を説明したが、次に図６及び図７を用いて遠心機１の制御装置２における処理手順を説明する。制御装置２は、通常、遠心機１内の駆動装置３の回転制御やロータ室の温度管理等の制御処理を行う。この制御処理を実行中に通信インターフェース２ａを通じて運転管理装置１０から運転状態送信命令等のデータを受信した場合、割り込み処理を発生させ、受信したデータに対する処理を実行する。
【００４４】
図６は、本発明の実施例に係る遠心機の受信割込み処理を示すフローチャートである。図６において受信割り込みが発生した場合（ステップ４０１）、受信したデータを読み出し（ステップ４０２）、受信データが、運転管理装置１０からの運転状態送信命令であるか否かを判断する（ステップ４０３）。運転状態の送信要求命令であった場合は、運転状態データを運転管理装置１０に送信した後、処理４０５で加速許可フラグをオフして処理を終了する（ステップ４０４、４０５）。この加速許可フラグは、図示しないが、遠心機１の制御装置２内のＲＡＭに記憶されるもので、後述する遠心機の制御ルーチン処理内において、ロータ４を加速させるか否かの判断に使用されるものである。ステップ４０３において、受信データが運転状態送信命令でない場合は、受信データが加速許可命令であるか否かを判断する（ステップ４０６）。加速許可命令であった場合には、制御装置２内のＲＡＭに記憶された加速許可フラグをオンして割り込み処理を終了する（ステップ４０７）。ステップ４０６で、受信データが加速許可命令でない場合は、その受信データは無効であるものと判断し（ステップ４０８）、割り込み処理を終了する（ステップ４０９）。
【００４５】
以上のように、各遠心機１は自らの遠心分離作業の実行を行うが、上位装置である運転管理装置１０からの割り込みデータを受信した場合は、その受信データの内容に応じた処理を実行する。このように各遠心機１が運転管理装置１０の指示に従って必要な処理を行うことにより、運転管理装置１０は各遠心機の運転状況を把握することができると共に、各遠心機１に対して加速許可の指示を出すことができる。
【００４６】
次に、図７を参照して本発明に係る遠心機の制御処理ルーチンについて説明する。遠心機１の制御処理ルーチンが開始されると（ステップ５０１）、制御装置２はＲＡＭに記憶された加速開始要求フラグがオンであるか判断する（ステップ５０２）。加速開始要求フラグがオンである場合とは、例えば作業者によりスタートボタン（図示せず）を押された場合である。次に、加速許可フラグがオンであるか判断する（ステップ５０３）。加速許可フラグは、図６における受信割り込み処理にて運転管理装置１０から送信された加速許可命令によってオンにされるもので、加速許可フラグがオンである場合は、加速開始要求フラグをオフにしてから、ロータ４を回転加速させるため駆動装置３を起動する（ステップ５０４）。次に、遠心機１の運転状態データを更新して、ＲＡＭ内に記憶させる（ステップ５０５）。
【００４７】
ステップ５０３において加速許可フラグがオフである場合は、遠心機１の表示装置６に加速待機中である事を示すメッセージを表示して、ステップ５０５に進む（ステップ５０６）。ステップ５０２において、加速開始要求フラグがオフである場合は、運転復帰処理要求が発生しているか判断する（ステップ５０７）。ここで、加速開始要求フラグがオフであって、運転復帰要求があるのは、例えば遠心機１が停電検知手段を有し、停電後に電源が復帰した際に停電検知手段が遠心機１の運転復帰要求命令を発生させるためである。ここで、停電検知手段については周知の技術であるため説明は省略する。運転復帰処理要求がある場合には、加速開始要求フラグをオンにし（ステップ５０８）、ステップ５０５へ進む。ステップ５０７で加速開始要求が発生していない場合にはステップ５０５に進む。
【００４８】
ステップ５０５で更新された運転状態データは、運転管理装置１０からの要求（運転状態送信命令）に応じて運転管理装置１０に送信される。この送信処理は、図６で説明したように割り込み処理にて行われる。次に制御装置２は遠心機１内の他の制御処理を実行し、ステップ５０２に戻る（ステップ５０９）。ここで、他の制御処理とは温度制御、表示装置の制御、エラー検出処理等であり、本発明に係る部分以外の公知の処理である
【００４９】
以上説明したように、各遠心機１は、作業者がＳＴＡＲＴボタンを押して運転開始を指示した場合、あるいは、停電検知手段によって運転再開指示が出された場合であっても、運転管理装置１０から送信される加速許可命令に従ってロータ４の加速を開始あるいは再開するので、仮に停電が発生しても電源設備の容量を超えない範囲で無駄時間を発生させず自動で順番に遠心機を加速させることができる。この結果、電源設備の容量をオーバーすることが無く、信頼性の高い遠心機の運転管理システムを提供することができる。
【００５０】
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、以上の実施例では電源設備の容量を超えないために同時に稼働可能な遠心機の数を制限して管理したが、遠心機の数で管理するのではなく、各遠心機の消費電力と、電源設備の容量を運転管理装置１０に登録しておき、運転管理装置１０は消費電力の合計値を求めることによって、遠心機からの加速許可要求に対する許可を判断するようにしても良い。このように構成すれば、消費電力が大きく異なる複数の遠心機を用いる場合であっても効率的に管理することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１−１〜１−ｎ 遠心機 ２ 制御装置
２ａ 通信インターフェース ３ 駆動装置 ４ ロータ
５ 入力装置 ６ 表示装置 １０ 運転管理装置
１１ 通信ネットワーク １２ 無停電電源装置
２０ 電源設備 ２１ 電源ライン ２２ 停電検出装置
２２ａ 通信装置 ３１ 運転状態送信命令
３２ 加速許可命令 ３３ 運転状態データ
【技術分野】
【０００１】
同一電源設備に接続された複数の遠心機と、通信手段を介して複数の遠心機と接続される運転管理装置を有するシステムにおいて、運転開始時又は停電発生後の復電時に効率よく複数の遠心機の運転を開始させることができる運転管理システム、及び、遠心機に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心機は試料を収容したロータを回転させることにより試料の分離を行う装置であり、ロータを高速で回転させるためにロータ自身に大きな遠心力がかかる。また、回転中にロータが破壊しないように十分な強度を持たせるための材質および形状としているが、その結果ロータの重量が重くなり慣性モーメントが大きくなる。そのためロータの駆動装置として高出力のモータを用いる必要があるため、モータの出力増加に伴い消費電力が増大する。消費電力の増大は、特に、起動時における電流の増加が著しくなる。
【０００３】
図８は、遠心機のロータの回転速度と消費電力の時間的関係を示すグラフである。図８において、ロータの回転速度８１とモータの消費電力８２との関係を示す。回転速度８１のカーブから理解できるように、遠心機においては、ロータを停止状態(回転数０ｒｐｍ）から所定の回転速度まで加速させ、所定の回転速度に達したらその回転速度を維持して一定速度でロータを回転させる。この加速中のモータの制御が加速モード８３による回転制御であり、一定速度でロータを回転させる際のモータの制御が整定モード８４による回転制御である。一般にモータには、起動時や加速時には定速回転中よりも大きな電流が流れ、例えば、加速モード８３中に要する消費電力は、整定モード８４中に要する消費電力よりも大きくなり、図８に示す例では２倍以上の消費電力の差が生ずる。
【０００４】
上記背景から、遠心機を接続する電源設備の容量は、遠心機が加速モードに要する電力より大きな容量が必要となる。更に複数の遠心機を同じ電源設備に接続する場合には、複数の遠心機が同時に加速できる程度の容量の電源設備を設けることが好ましい。しかしながら、遠心機を順次増設する場合等、遠心機の増設に併せてその都度電源設備を更新することが困難な場合が生ずる。そこで、複数の遠心機を同時に運転したい場合は、例えば使用者が同時に加速させる遠心機の台数を制限し、加速中の遠心機が整定状態となるまで他の遠心機の起動を待機させ、起動中の遠心機が整定状態になってから、次の遠心機を起動して回転加速させることで全体の消費電力が電源設備の容量を超えないようにすることが行われていた。
【０００５】
一方、従来の遠心機は運転中に停電が発生した場合でも、試料の損失を極力防止するために停電検知手段を備え、さらに電源が復帰した際に再度設定回転速度までロータを加速させる運転復帰手段を備えている。しかし、停電前に複数の遠心機が稼働していた場合、復電後に各遠心機の運転復帰手段が同時に動作すると、複数の遠心機が同時に加速モードとなるため、電源容量オーバーの現象が起こりうる。そのため、多数の遠心機を同時に運転しているような環境下では、復電時の一時的な電力不足を防止するために容量の大きな電源設備がどうしても必要となっていた。
【０００６】
このように多数の遠心機が同時に起動することによって生じる一時的な電力不足を防止するため、例えば空気清浄機の分野においては特許文献１に開示されるように、停電復帰後に再起動するまでの遅延時間を設定できるようにして、複数の装置を同時に起動させないように制御することで、電源設備の容量を超えないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３２２２６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載された技術のように、復電時の再起動時の遅延時間を可変させることで同時起動を避け、電源設備の容量オーバーを防止する手段は、空調設備に使用されるコンプレッサの起動電流のように加速に要する時間がある程度一定で短時間である場合は有効な手段である。しかし、遠心機は慣性モーメントの異なるロータを複数種交換して使用でき、設定回転速度も試料によって異なるため、運転復帰手段が動作してからロータが設定回転速度に到達するまでの時間（加速時間）が一定とはならず、特許文献１の技術を遠心機に適用することは現実的ではない。即ち、復帰までの遅延時間を固定として設定する場合、最も長い遅延時間を設定時間として用いなければならなくなり、結果として何れの遠心機も加速していない状態（無駄時間）が発生することになり、効率の面で十分な効果は期待できない。
【０００９】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、共通の電源設備に接続された複数の遠心機を、効率良く起動又は加速させることができる遠心機の運転管理システムを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、共通の電源設備に接続された複数の遠心機を、電源設備の容量を超えないように起動又は加速させることができる遠心機の運転管理システムを提供することにある。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、運転管理装置を用いて複数の遠心機の運転状況を管理することができる遠心機の運転管理システム、及び、そのシステムに用いられる遠心機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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。
【００１３】
本発明の一つの特徴によれば、試料を収容するロータを回転させる駆動装置と、駆動装置の回転を制御する制御装置と、外部装置とデータの送受信を行う通信手段を有する複数の遠心機と、複数の遠心機に電気を供給する電源装置（電源設備）と、複数の遠心機と通信回線を介して接続される運転管理装置を有する遠心機の運転管理システムにおいて、運転管理装置は、複数の遠心機のいずれかに対して加速許可を与えることにより運転中の遠心機の消費電力の合計が電源装置の電源容量を超えないように管理する。そのため運転管理装置は、複数の遠心機のうち回転加速中（加速モード）である遠心機の台数をカウントし、カウント値が予め定めた値を超えない範囲で、加速許可要求を発した遠心機に対して加速許可を与える
【００１４】
本発明の他の特徴によれば、遠心機は、運転状態データを定期的に運転管理装置に報告し、運転管理装置は、複数の遠心機から報告される運転状態データを用いて加速許可を与えるか否かを判断する。運転状態データには、遠心機が現在加速モードであるか否かを識別するためのデータを含む。また、運転状態データは、設定回転速度と現在の回転速度のデータを含み、運転管理装置は設定回転速度と現在回転速度の差分を算出して、差分の大きい順番に加速許可を与える。遠心機は、停電からの復電時に、運転管理装置に対して加速許可要求信号を送信し、加速許可要求信号の返答を受信するまで、モータの運転再開をしないように構成する。加速許可を受信しない遠心機は、例えば停電後の復電時にロータが回転中である場合は、ロータを惰性で回転させながら待機することになる。
【００１５】
本発明のさらに他の特徴によれば、通信回線を介して外部運転管理装置に接続可能であって、運転中に定期的に運転データを外部運転管理装置に報告する遠心機において、停電が発生したか否かを検出し、停電発生後の復電状態であることを認識した場合には、通信回線経由で外部運転管理装置に運転再開の加速許可要求信号を送信し、外部運転管理装置から加速許可信号を受信してから遠心機の運転を再開させるように構成した。加速許可要求信号を示すフラグは、運転データに含めて外部運転管理装置に送信するように構成すると好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、運転管理装置は、複数の遠心機のいずれかに対して加速許可を与えることにより運転中の遠心機の消費電力の合計が電源装置の電源容量を超えないように管理するので、停電発生後の復電時に複数の遠心機が同時に加速モードとなって、電源装置の容量をオーバーすることを防止できる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、運転管理装置は、複数の遠心機のうち回転加速中（加速モード）である遠心機の台数をカウントし、カウント値が予め定めた値を超えない範囲で、加速許可要求を発した遠心機に対して加速許可を与えるので、加速モードとなった遠心機による電源装置の容量オーバーを防止できる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、遠心機は、運転状態データを定期的に運転管理装置に報告し、運転管理装置は、複数の遠心機から報告される運転状態データを用いて加速許可を与えるか否かを判断するので、各遠心機の運転状況に応じて優先的に加速処理を行う遠心機を決定することができる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、運転状態データには、遠心機が現在加速モードであるか否かを識別するためのデータを含むので、運転管理装置は各遠心機が消費電力の多い加速中であるか、消費電力の少ない定速運転中であるかを容易に識別することができ、この結果に応じて電源装置の容量をオーバーしないように管理することができる。
【００２０】
請求項５の発明によれば、運転状態データは、設定回転速度と現在の回転速度のデータを含み、運転管理装置は設定回転速度と現在回転速度の差分を算出して、差分の大きい順番に加速許可を与える遠心機を決定するので、加速が必要な緊急度に応じてきめ細かい加速許可管理をすることができる。
【００２１】
請求項６の発明によれば、停電からの復電時に、遠心機は運転管理装置に対して加速許可要求信号を送信し、加速許可要求信号の返答を受信するまで、モータの運転再開をしないので、電源装置の容量をオーバーする状態を効果的に回避することができる。
【００２２】
請求項７の発明によれば、遠心機は、停電からの復電時に、運転管理装置に対して加速許可要求信号を送信し、加速許可要求信号の返答を受信するまで、モータの運転再開をしないので、複数の遠心機が停電時の自動復帰モードにより加速を開始することによる電源装置の容量オーバーの発生を防止することができる。
【００２３】
請求項８の発明によれば、加速許可要求信号を示すフラグを、運転データに含めて外部運転管理装置に送信するので、従来の遠心機において用いられている運転管理装置へのデータ送信の内容を修正するだけで、容易に本発明を実現することができる。また、本発明の実現のためにシステムのハード構成を変える必要がないので、コストアップを最小に抑えることができる。
【００２４】
本発明の上記および他の目的、ならびに上記および他の特徴および効果は、以下の本明細書の記述および添付図面からさらに明らかにされるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例に係る遠心機の運転管理システムの全体構成図である。
【図２】本発明の実施例に係る運転管理装置の処理を示す概略フローチャートである。
【図３】本発明の実施例に係る遠心機１と運転管理装置１０の間で送受信されるデータ構造を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係る運転管理装置１０の運転状態収集処理を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施例に係る運転管理装置１０の運転管理処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例に係る遠心機１の受信割込み処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例に係る遠心機１の制御処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】遠心機１のロータの回転速度と消費電力の時間的関係を示すグラフである。
【図９】複数の遠心機１−Ｎ（Ｎ＝１，２，３，４）を順番に加速した場合の全体の消費電力を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２６】
以下、本発明の実施例に係る遠心機の運転管理システムについて図面を参照して説明する。なお、実施例を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
【００２７】
図１は、本発明に係る遠心機の運転管理システムの全体構成図である。図１に示すように電源設備２０に集約される共通の電源ライン２１に接続されたｎ台の遠心機１が通信ネットワーク（通信回線）１１を介して運転管理装置１０と相互にデータの送受信が出来るように構成される。各遠心機１は、同一仕様の遠心機であっても良いし、異なる仕様の遠心機であっても良い。本明細書においては、遠心機１を識別するため、各遠心機１を、１−Ｎ（但し、Ｎ＝１，２，・・・ｎ）の様に枝番号を付して識別することとする。
【００２８】
運転管理装置１０としては、例えばパーソナルコンピュータ等の公知のコンピュータ装置を用いることができる。運転管理装置１０は、図示していないが、中央処理装置、キーボード等の入力装置、ＬＣＤディスプレイ等の表示装置、マウス等のポインティングディバイス、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）やハードディスク等の記憶手段、通信ネットワークを接続するための通信インターフェース手段等を含んで構成される。また、運転管理装置１０には、停電の際にも停止しないようにバックアップ電源たる無停電電源装置１２が接続される。運転管理装置１０は、通信ネットワーク１１を介して遠心機１−１〜１−ｎからの運転状態を示す情報を定期的に収集して管理する。また、運転管理装置１０は、電源設備２０に設けられた停電検出装置２２と通信インターフェース２２ａを介して通信可能であり、停電が生じた場合にはその旨の情報を受信できるように構成される。
【００２９】
本実施例による運転管理に必要なパラメータ等、例えば、後述する同時起動可能な台数の制限値や、運転指示の際の優先順位の設定は、電源設備管理者等が入力装置からあらかじめ運転管理装置１０に入力しておく。運転管理装置１０は、複数の遠心機の運転状態を収集・分析し、現在の消費電力と設定された運転可能な遠心機１の台数とを比較し、許容値を超えない台数の範囲で、加速開始許可要求のあった遠心機に対して加速許可信号を与えるように制御する。運転管理装置１０の中央処理装置は、上述した処理をプログラムを実行することによりソフト的に実行する。記憶手段には、制限値等の運転管理に必要な各種データや、制御プログラム等が格納される。またＲＡＭには、遠心機１−１〜１−ｎから収集した運転状態データの一時記憶や演算等のワークエリアとして利用される。通信ネットワーク１１は、周知の技術を用いることができ、例えばＩＥＥＥ８０２ ＬＡＮ／ＭＡＮ規格、または、ＥＩＡ−４８５（ＲＳ−４８５）規格等のＬＡＮ技術が利用できる。
【００３０】
遠心機１−１〜１−ｎのそれぞれは、試料を収容する交換可能なロータ４と、ロータ４を回転駆動する電気モータ等の駆動装置３と、駆動装置３の回転速度の制御を行う制御装置２と、作業者がロータ４の回転速度や運転時間の設定やロータ４の運転開始または停止指示を行うための入力装置５と、ロータ４の回転速度や運転時間等の運転状態または設定値等を表示する表示装置６を含んで構成される。各遠心機１の仕様が同一でない場合は、ロータ４を収容するロータ室を冷却する冷却装置を有したり、ロータ室を減圧するための真空ポンプを有する遠心機であっても良い。
【００３１】
各遠心機１の制御装置２はマイクロコンピュータ（図示せず）と、通信ネットワーク１１を介して運転管理装置１０とデータを送受信するための通信インターフェース２ａを含んで構成される。通信ネットワーク１１を用いることによって、各遠心機１は運転管理装置１０に対して運転状態を示すデータを送信することができ、また、運転管理装置１０からの運転指示情報を受信することができる。さらに制御装置２は、通信ネットワーク１１を介して運転管理装置１０から加速許可信号を受信するまで、加速開始を遅延するように動作する。
【００３２】
各遠心機１を運転するためには、通常作業者が入力装置５から回転速度や運転時間等の設定値を制御装置２に入力し、その後、入力装置５のスタートボタン（図示せず）を押すことにより運転開始の指示を行う。作業者によって入力された各設定値は、制御装置２に含まれるマイコンの記憶手段内に格納される。運転開始の入力を受けた制御装置２は、駆動装置３を制御してロータ４を設定回転速度まで回転加速させる。ここで、図８で示したように、遠心機１の消費電力は、回転速度を上昇させる”加速モード８３”に対して、設定回転速度に到達後一定速度を保つ”整定モード８４”では消費電力が低い値となる。これは、駆動装置３によって回転させるロータ４の慣性モーメントが単に駆動装置２を回転させるだけの場合に比較して非常に大きい事に由来する。例えば、“超遠心機”と呼ばれる最高回転数が１５万回転の遠心機を用いると、設定回転速度や使用するロータの種類による多少の違いはあるものの、加速モードでの最大消費電力が約３ｋＷ程度要するのに対し、整定モードでは約１ｋＷ程度の消費電力となる。
【００３３】
従って、遠心機１−１〜１−ｎを同時に加速モードとした場合に電源設備２９には少なくとも最大消費電力のｎ倍の容量が必要となる。ここで例えば電源設備２０の容量が６ｋＷで、接続する遠心機の最大消費電力および整定モードの消費電力がそれぞれ３ｋＷおよび１ｋＷであった場合、同時に加速モードとなる可能性を考慮すると、電源設備２０に接続できる遠心機は２台が限度である。しかし、図９に示すように先ず１台の遠心機（遠心機１−１）を加速させ、整定モードとなってから次の遠心機を順次１台ずつ加速させるようにした場合は、電源設備２０の容量を超えないように４台まで遠心機を同時に整定モードにすることができる。しかしながら、複数の遠心機を同時に運転している場合に停電が発生した場合は、復電時に各遠心機１−１〜１−４が有する運転復帰手段によって同時に加速モードとなることが起こり、その場合は、電源設備の容量を超えてしまう。
【００３４】
そこで、本実施例に係る遠心機の運転管理システムにおいては、遠心機１−１〜１−ｎは起動又は加速をする前に運転管理装置１０に対して加速許可の伺いをし、その伺いを受信した運転管理装置１０が、通信ネットワーク１１を介して遠心機１−１〜１−ｎに加速許可命令を送信するように構成した。この際、運転管理装置１０は同時に加速モードとなる遠心機の数を制限することにより、運転中の遠心機１の合計消費電力が電源容量を超えないように制御する。各遠心機１は、運転管理装置１０から加速許可命令を受信してからロータの回転加速開始をするので、加速許可命令を受信していない遠心機１は、加速許可命令を受信するまで停止状態のまま、あるいは惰性で回転する状態（短い時間の停電時など）のまま待機する。
【００３５】
図２は本発明に係る運転管理装置１０の制御を示す概略フローチャートである。運転管理装置１０において運転管理が開始されると（ステップ１０１）、先ず複数の遠心機１の運転状態を順次収集する収集処理を行う（ステップ１０２）。次に、受信した運転管理情報を集計する（ステップ１０３）。この集計処理には、現在加速状態にある遠心機１の台数のカウント処理も含む。次に、運転管理装置１は収集された運転管理情報に加速許可要求信号が含まれるか否か（加速許可要求を受信したか否か）を判断する（ステップ１０４）。加速許可要求信号が含まれる場合は、運転管理装置１は、予め設定した電源設備２０の電源容量（制限値）を超えない範囲で運転開始を許可する遠心機１を選択し、選択された遠心機１に対して加速許可信号を送信する（ステップ１０５）。その後、ステップ１０１に戻り、運転管理終了まで同様の処理を繰り返す。尚、ステップ１０４において加速許可要求を受信しなかった場合は、ステップ１０２に戻る。
【００３６】
図３は運転管理装置１０と遠心機１−１〜１−ｎの間で送受信されるデータ構造を示す図である。運転管理装置１０から遠心機１側に送信されるデータは、（ａ）運転状態送信命令３１と、（ｂ）加速許可命令３２である。また、遠心機１から運転管理装置１０に送信されるデータは（ｃ）運転状態データ３３である。各送受信データは共通してデータの先頭を示すスタートマーク（Ｄ１、Ｄ１１、Ｄ２１）が１バイトと、命令または応答を判別するコマンド（Ｄ２、Ｄ１２、Ｄ２２）が３バイトと、通信データの信頼性をチェックするチェックサム（Ｄ３、Ｄ１３、Ｄ２５）が２バイトと、データの末尾を示すストップマーク（Ｄ４、Ｄ１４、Ｄ２６）の１バイトを含む。更に運転状態データ３３には、少なくとも現在遠心機の状況を示す運転モードデータ（Ｄ２３）を含み、運転モードデータ（Ｄ２３）内の１バイトが加速モードであるか否かを示すフラグである。運転モードデータ（Ｄ２３）に続いて、加速要求があるか否かを判別する加速許可要求フラグ（Ｄ２４）の１バイトが含まれる。
【００３７】
次に図４を参照して運転管理装置１０の運転状態収集処理について説明する。図４に示す処理は運転管理装置１０の中央処理装置が実行する。運転状態収集処理の主な処理内容は、運転管理装置１０が遠心機１−１〜１−ｎの各々の運転状態を収集してＲＡＭに記憶するとともに、現在加速モードにある遠心機１の台数を集計することである。先ず運転管理装置１０は、現在加速モード中である遠心機１の台数を集計するためのカウンタＣをゼロクリアし、次に各遠心機１の運転状態を記憶するためのメモリ領域を初期化する。このメモリ領域には、遠心機１毎にアドレスが割り当てられ、割り当てられたアドレス内に遠心機１のデータが格納される。次いで、Ｎの初期値として１をセットする（ステップ２０２）。
【００３８】
次に、運転管理装置１０は遠心機１−Ｎに運転状態データの送信を命令するための運転状態送信命令を送信する（ステップ２０３）。次に、通信タイムアウトタイマをセットする（ステップ２０４）。通信タイムアウトを用いた処理をするのは、遠心機１―Ｎの電源が入っていない場合や、通信ネットワーク１１の障害に対応するものであり、所定の時間内に送信した対象の遠心機１―Ｎからの返答があったか否かを判定するために用いられる。次に、通信タイムアウトが発生したか否かをチェックする（ステップ２０５）。通信タイムアウトが発生していた場合、遠心機１−Ｎは動作していないものとみなしてステップ２１０に進む。通信タイムアウトが発生していない場合は、運転管理装置１０は、対象の遠心機１−Ｎから運転状態データを受信したかチェックする。運転状態データを受信していなければステップ２０５に戻る（ステップ２０６）。運転状態データを受信した場合は、運転状態データをＲＡＭの対応する記憶エリアに格納する（ステップ２０７）。
【００３９】
次に、受信した運転状態データから、その遠心機１―Ｎが加速モードであるかをチェックする（ステップ２０８）。加速モード、即ち、その遠心機が加速中である場合はカウンタＣの値を１だけ増加させる（ステップ２０９）。ステップ２０８で、遠心機１が加速モードでない場合は、ステップ２１０に進む。以上の処理によって、一つの遠心機１―Ｎに対する運転情報収集処理は終了し、次の遠心機１の運転状態データを収集するため、Ｎの値を１つ増加させる（ステップ２１０）。次に、Ｎが遠心機の許容加速台数ｎを超えるか否かチェックする。超えていなければ処理２０３に戻って、ステップ２０３から２１１の処理を繰り返す。Ｎが遠心機の総数ｎを超えた場合は遠心機１−１〜１−ｎの運転状態データを全て収集したことになるので、運転状態収集処理を終了する（ステップ２１２）。
【００４０】
以上説明した図４のフローチャートは、運転管理装置１０が一定の時間間隔で繰り返して行い、これによって運転管理装置１０は遠心機１−１〜１−ｎから運転状態データを定期的に収集することができ、遠心機１−１〜１−ｎの運転状態をリアルタイムで収集し、監視することができる。
【００４１】
次に図５を用いて本発明に係る運転管理装置１０の運転管理処理の手順について説明する。図５に示す処理は運転管理装置１０の中央処理装置が実行する。運転管理処理の主たる処理内容は、管理者が予め設定した制限値（同時に加速モードとできる遠心機の台数）を超えない範囲で複数の遠心機に加速開始の許可を与えることである。運転管理処理を開始すると（ステップ３０１）、先ず運転管理装置１０の記憶装置から同時に加速させてよい遠心機の台数の制限値Ｓを読み出す（ステップ３０２）。この制限値Ｓは、電源設備２０に応じて作業者又は管理者が運転管理装置１０に事前に登録しておくものである。次に、遠心機１を示すＮに初期値１をセットし、現在加速モードにある遠心機１の台数を示すカウンタＣの値をクリアする（ステップ３０３）。次に、運転管理装置１０の中央処理装置は、現在加速モードにある遠心機１の台数を示すカウンタＣの値を読み出し（ステップ３０４）、カウンタＣの値が制限値Ｓよりも小さい否かをチェックする（ステップ３０５）。
【００４２】
カウンタＣの値が制限値Ｓよりも小さい場合は、運転状態収集処理で記憶した運転状態データを読み出す（ステップ３０５、３０６）。カウンタＣの値が制限値よりも大きい場合は、運転管理処理を終了する（ステップ３０５、３１２）。次に、ステップ３０６で読み出した運転状態データを参照し、遠心機１−Ｎが加速許可要求中であるかチェックする（ステップ３０７）。加速許可要求中でない場合はステップ３１０に移る。加速許可要求中である場合は、アドレスＮの遠心機１に加速許可命令を送信した後、カウンタＣの値を１だけ増加させる（ステップ３０８、３０９）。そして、次の遠心機を指定するためＮを１増加させる（ステップ３１０）。Ｎを増加させた際に、Ｎが遠心機の総台数ｎを超えたか否かをチェックし、ｎを超えていなければ、処理３０４に戻って処理を繰り返し、Ｎがｎを超えていれば処理を終了する（ステップ３１１、３１２）。
【００４３】
以上、図４及び図５のフローチャートを用いて運転管理装置１０の処理手順を説明したが、次に図６及び図７を用いて遠心機１の制御装置２における処理手順を説明する。制御装置２は、通常、遠心機１内の駆動装置３の回転制御やロータ室の温度管理等の制御処理を行う。この制御処理を実行中に通信インターフェース２ａを通じて運転管理装置１０から運転状態送信命令等のデータを受信した場合、割り込み処理を発生させ、受信したデータに対する処理を実行する。
【００４４】
図６は、本発明の実施例に係る遠心機の受信割込み処理を示すフローチャートである。図６において受信割り込みが発生した場合（ステップ４０１）、受信したデータを読み出し（ステップ４０２）、受信データが、運転管理装置１０からの運転状態送信命令であるか否かを判断する（ステップ４０３）。運転状態の送信要求命令であった場合は、運転状態データを運転管理装置１０に送信した後、処理４０５で加速許可フラグをオフして処理を終了する（ステップ４０４、４０５）。この加速許可フラグは、図示しないが、遠心機１の制御装置２内のＲＡＭに記憶されるもので、後述する遠心機の制御ルーチン処理内において、ロータ４を加速させるか否かの判断に使用されるものである。ステップ４０３において、受信データが運転状態送信命令でない場合は、受信データが加速許可命令であるか否かを判断する（ステップ４０６）。加速許可命令であった場合には、制御装置２内のＲＡＭに記憶された加速許可フラグをオンして割り込み処理を終了する（ステップ４０７）。ステップ４０６で、受信データが加速許可命令でない場合は、その受信データは無効であるものと判断し（ステップ４０８）、割り込み処理を終了する（ステップ４０９）。
【００４５】
以上のように、各遠心機１は自らの遠心分離作業の実行を行うが、上位装置である運転管理装置１０からの割り込みデータを受信した場合は、その受信データの内容に応じた処理を実行する。このように各遠心機１が運転管理装置１０の指示に従って必要な処理を行うことにより、運転管理装置１０は各遠心機の運転状況を把握することができると共に、各遠心機１に対して加速許可の指示を出すことができる。
【００４６】
次に、図７を参照して本発明に係る遠心機の制御処理ルーチンについて説明する。遠心機１の制御処理ルーチンが開始されると（ステップ５０１）、制御装置２はＲＡＭに記憶された加速開始要求フラグがオンであるか判断する（ステップ５０２）。加速開始要求フラグがオンである場合とは、例えば作業者によりスタートボタン（図示せず）を押された場合である。次に、加速許可フラグがオンであるか判断する（ステップ５０３）。加速許可フラグは、図６における受信割り込み処理にて運転管理装置１０から送信された加速許可命令によってオンにされるもので、加速許可フラグがオンである場合は、加速開始要求フラグをオフにしてから、ロータ４を回転加速させるため駆動装置３を起動する（ステップ５０４）。次に、遠心機１の運転状態データを更新して、ＲＡＭ内に記憶させる（ステップ５０５）。
【００４７】
ステップ５０３において加速許可フラグがオフである場合は、遠心機１の表示装置６に加速待機中である事を示すメッセージを表示して、ステップ５０５に進む（ステップ５０６）。ステップ５０２において、加速開始要求フラグがオフである場合は、運転復帰処理要求が発生しているか判断する（ステップ５０７）。ここで、加速開始要求フラグがオフであって、運転復帰要求があるのは、例えば遠心機１が停電検知手段を有し、停電後に電源が復帰した際に停電検知手段が遠心機１の運転復帰要求命令を発生させるためである。ここで、停電検知手段については周知の技術であるため説明は省略する。運転復帰処理要求がある場合には、加速開始要求フラグをオンにし（ステップ５０８）、ステップ５０５へ進む。ステップ５０７で加速開始要求が発生していない場合にはステップ５０５に進む。
【００４８】
ステップ５０５で更新された運転状態データは、運転管理装置１０からの要求（運転状態送信命令）に応じて運転管理装置１０に送信される。この送信処理は、図６で説明したように割り込み処理にて行われる。次に制御装置２は遠心機１内の他の制御処理を実行し、ステップ５０２に戻る（ステップ５０９）。ここで、他の制御処理とは温度制御、表示装置の制御、エラー検出処理等であり、本発明に係る部分以外の公知の処理である
【００４９】
以上説明したように、各遠心機１は、作業者がＳＴＡＲＴボタンを押して運転開始を指示した場合、あるいは、停電検知手段によって運転再開指示が出された場合であっても、運転管理装置１０から送信される加速許可命令に従ってロータ４の加速を開始あるいは再開するので、仮に停電が発生しても電源設備の容量を超えない範囲で無駄時間を発生させず自動で順番に遠心機を加速させることができる。この結果、電源設備の容量をオーバーすることが無く、信頼性の高い遠心機の運転管理システムを提供することができる。
【００５０】
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、以上の実施例では電源設備の容量を超えないために同時に稼働可能な遠心機の数を制限して管理したが、遠心機の数で管理するのではなく、各遠心機の消費電力と、電源設備の容量を運転管理装置１０に登録しておき、運転管理装置１０は消費電力の合計値を求めることによって、遠心機からの加速許可要求に対する許可を判断するようにしても良い。このように構成すれば、消費電力が大きく異なる複数の遠心機を用いる場合であっても効率的に管理することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１−１〜１−ｎ 遠心機 ２ 制御装置
２ａ 通信インターフェース ３ 駆動装置 ４ ロータ
５ 入力装置 ６ 表示装置 １０ 運転管理装置
１１ 通信ネットワーク １２ 無停電電源装置
２０ 電源設備 ２１ 電源ライン ２２ 停電検出装置
２２ａ 通信装置 ３１ 運転状態送信命令
３２ 加速許可命令 ３３ 運転状態データ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を収容するロータを回転させる駆動装置と、該駆動装置の回転を制御する制御装置と、外部装置とデータの送受信を行う通信手段を有する複数の遠心機と、
前記複数の遠心機に電気を供給する電源装置と、
前記複数の遠心機と通信回線を介して接続される運転管理装置を有する遠心機の運転管理システムにおいて、
前記運転管理装置は、前記複数の遠心機のいずれかに対して加速許可を与えることにより前記運転中の遠心機の消費電力の合計が前記電源装置の電源容量を超えないように管理することを特徴とする遠心機の運転管理システム。
【請求項２】
前記運転管理装置は、前記複数の遠心機のうち回転加速中（加速モード）である遠心機の台数をカウントし、該カウント値が予め定めた値を超えない範囲で、前記加速許可要求を発した遠心機に対して加速許可を与えることを特徴とする請求項１に記載の遠心機の運転管理システム。
【請求項３】
前記遠心機は、運転状態データを定期的に前記運転管理装置に報告し、
前記運転管理装置は、複数の遠心機から報告される運転状態データを用いて加速許可を与えるか否かを判断することを特徴とする請求項２に記載の遠心機の運転管理システム。
【請求項４】
前記運転状態データには、遠心機が現在加速モードであるか否かを識別するためのデータを含むことを特徴とする請求項３に記載の遠心機の運転管理システム。
【請求項５】
前記運転状態データは、設定回転速度と現在の回転速度のデータを含み、前記運転管理装置は前記設定回転速度と現在回転速度の差分を算出して、前記差分の大きい順番に加速許可を与える遠心機を決定することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の遠心機の運転管理システム。
【請求項６】
前記遠心機は、停電からの復電時に、前記運転管理装置に対して加速許可要求信号を送信し、該加速許可要求信号の返答を受信するまで、モータの運転再開をしないことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の遠心機の運転管理システム。
【請求項７】
通信回線を介して外部運転管理装置に接続可能であって、運転中に定期的に運転データを前記外部運転管理装置に報告する遠心機において、
停電が発生したか否かを検出し、
停電発生後の復電状態であることを認識した場合には、前記通信回線経由で前記外部運転管理装置に運転再開の加速許可要求信号を送信し、
前記外部運転管理装置から加速許可信号を受信してから遠心機の運転を再開させることを特徴とする遠心機。
【請求項８】
前記加速許可要求信号を示すフラグを、前記運転データに含めて前記外部運転管理装置に送信することを特徴とする請求項７に記載の遠心機。
【請求項１】
試料を収容するロータを回転させる駆動装置と、該駆動装置の回転を制御する制御装置と、外部装置とデータの送受信を行う通信手段を有する複数の遠心機と、
前記複数の遠心機に電気を供給する電源装置と、
前記複数の遠心機と通信回線を介して接続される運転管理装置を有する遠心機の運転管理システムにおいて、
前記運転管理装置は、前記複数の遠心機のいずれかに対して加速許可を与えることにより前記運転中の遠心機の消費電力の合計が前記電源装置の電源容量を超えないように管理することを特徴とする遠心機の運転管理システム。
【請求項２】
前記運転管理装置は、前記複数の遠心機のうち回転加速中（加速モード）である遠心機の台数をカウントし、該カウント値が予め定めた値を超えない範囲で、前記加速許可要求を発した遠心機に対して加速許可を与えることを特徴とする請求項１に記載の遠心機の運転管理システム。
【請求項３】
前記遠心機は、運転状態データを定期的に前記運転管理装置に報告し、
前記運転管理装置は、複数の遠心機から報告される運転状態データを用いて加速許可を与えるか否かを判断することを特徴とする請求項２に記載の遠心機の運転管理システム。
【請求項４】
前記運転状態データには、遠心機が現在加速モードであるか否かを識別するためのデータを含むことを特徴とする請求項３に記載の遠心機の運転管理システム。
【請求項５】
前記運転状態データは、設定回転速度と現在の回転速度のデータを含み、前記運転管理装置は前記設定回転速度と現在回転速度の差分を算出して、前記差分の大きい順番に加速許可を与える遠心機を決定することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の遠心機の運転管理システム。
【請求項６】
前記遠心機は、停電からの復電時に、前記運転管理装置に対して加速許可要求信号を送信し、該加速許可要求信号の返答を受信するまで、モータの運転再開をしないことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の遠心機の運転管理システム。
【請求項７】
通信回線を介して外部運転管理装置に接続可能であって、運転中に定期的に運転データを前記外部運転管理装置に報告する遠心機において、
停電が発生したか否かを検出し、
停電発生後の復電状態であることを認識した場合には、前記通信回線経由で前記外部運転管理装置に運転再開の加速許可要求信号を送信し、
前記外部運転管理装置から加速許可信号を受信してから遠心機の運転を再開させることを特徴とする遠心機。
【請求項８】
前記加速許可要求信号を示すフラグを、前記運転データに含めて前記外部運転管理装置に送信することを特徴とする請求項７に記載の遠心機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−５６３９７（Ｐ２０１１−５６３９７Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０８７４０（Ｐ２００９−２０８７４０）
【出願日】平成２１年９月９日（２００９．９．９）
【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２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月９日（２００９．９．９）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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