JPH0657325B2

JPH0657325B2 - ロータ認識装置

Info

Publication number: JPH0657325B2
Application number: JP62506313A
Authority: JP
Inventors: ロマノースカス，ウイリアム・アンドルー
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1986-12-10
Filing date: 1987-12-09
Publication date: 1994-08-03
Anticipated expiration: 2009-08-03
Also published as: DE3787475T2; DE3787475D1; EP0334897B1; JPH02502081A; US5037371A; EP0334897A1; EP0334897A4; CA1310396C; WO1988004201A1

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景発明の分野本発明は遠心分離機、特に、中に導き入れられた或る特
定のロータを自動的に識別する認識装置を有する遠心分
離機に関する。

従来技術の説明遠心分離機というのは、ロータと呼ばれる回転部材内に
担持された液体サンプルに遠心力を加えるようになって
いる装置である。遠心分離機は所定数の個別のロータの
うちのいずれかを受け入れるようになっている駆動軸ま
たは駆動スピンドルを包含する。任意所与の時点におい
て遠心分離機で用いられている或る特定のロータの種別
を正しく確認するのは重要である。ロータの種別に関す
るこのような情報は、とりわけ、加速、減速の時間を自
動的に制御したり、ロータの温度あるいはロータ内で行
われている特定の分離作用に関する遠心動作についての
他のパラメータを制御したりするのに重要である。しか
しながら、もっと重要であろうと考えられるのは、使用
されている特定のロータを遠心分離機の囲いを突き破る
ほど高いレベルのロータ破壊の危険を招く速度まで回転
させないためにロータの識別が重要である。

現在のところ、ロータ識別は遠心分離機のオペレータを
必要とする手動で行われており、オペレータは使用され
ている特定のロータの種別に関する情報を遠心分離機の
制御パネルを通じて入力している。このシステムはオペ
レータによる不注意エラーあるいは意図的な不正表示を
まぬがれず、いろいろな安全性に関して考慮すべきこと
に対してロータ識別を行うということについては信頼性
がない。

自動ロータ識別装置は入手できる。そのいくつかの例が
米国特許第４，５５１，７１５（Ｄｕｒｂｉｎ）および
同第４，６０１，６９６（Ｋａｍｍ）に記載されてい
る。これらの装置はロータの下面に通常配置されている
或る種の形態のコーディング要素を利用している。これ
らコーディング要素は遠心分離機内の作動位置に装着さ
れた適当な光学検出器または磁気検出器によって読み取
られる。これらコーディング要素は、遠心分離機内のそ
れらの位置により、検出器要素が腐食しややすく、ロー
タ上に設けたコーディング要素を正確に検出する能力を
損なう可能性があるという欠点を有する。さらに、この
ような装置は適切なコーディング要素を備えていないロ
ータの種別を確認するのには適用できない。したがっ
て、これら識別装置は適切なコーディング要素を持つよ
うにロータを改造しないかぎりは広く普及しているロー
タを識別することはできない。さらに、改造するという
ことはロータの偶発的なあるいは意図的な不正マーク付
けの危険を伴い、そのために、上述したと同じ欠点を持
つことになる。

光源から検出器への光線の遮断に依存するロータ識別装
置が米国特許第４，４５０，３９１号（Ｈａｒａ）に開
示されている。

上記のことに鑑みて、遠心分離機へ導入できる所定数の
個別のロータ要素の種別を自動的に確認できるロータ認
識装置があれば有利であると考えられる。さらに、ロー
タ上のコーディング要素の存在と無関係であってあらゆ
る種類のロータ要素を識別できるような識別能力があれ
ば有利であると考えられる。

発明の概要本発明によれば、所定数の遠心ロータのうちのどの遠心
ロータが遠心分離機内に配置されたかを自動的に認識で
きる装置を得ることができる。ロータ認識装置は遠心分
離機に取り付けた送信機と受信機とを包含する。送信機
は呼び掛け（質問）用エネルギ・パルスを放出するよう
に作動する。送信機、受信機は協働して呼び掛け用エネ
ルギ・パルスの移動した距離を示す識別特性信号または
識別特性信号パターンを発生する。或る例では、この距
離は受信機とロータの表面上の少なくとも１つの点、好
ましくは所定数の点との間の距離に対応する。このロー
タ識別装置は識別特性信号または識別特性信号パターン
に応答して遠心分離機内のロータの種別を示す情報を有
するインディケータ信号を発生する手段も包含する。こ
のインディケータ信号発生手段はそれぞれが遠心分離機
と一緒に有効に使用できる異なったロータ要素を表わす
識別特性信号または識別特性信号パターンのライブラリ
と、検出された識別特性信号または識別特性信号パター
ンをライブラリと比較してこの比較の結果に基いてイン
ディケータ信号を発生する手段とを包含する。

好ましい例では、送信機とそれに組合わせた受信機は超
音波周波数範囲の音波エネルギを利用するが、電磁エネ
ルギも使用できる。送信機および受信機は遠心機の一部
に、普通は、遠心室のドア上に互いにきわめて接近して
装着してあり、ロータを設置して遠心室を覆うようにド
アを閉じたときにロータの識別特性信号または識別特性
信号パターンが発生する。

図面の簡単な説明本発明は本願の一部をなす添付図面に関連して行った以
下の詳細な説明から一層充分に理解して貰えよう。

第１図は本発明によるロータ認識装置が有用性を見出し
得る代表的な遠心分離機の概略側断面図である。

第２図は３種類のロータの輪郭を示す輪郭側面図であ
り、本発明による種々のタイプの識別特性信号の発生状
況を説明する図である。

第３図は本発明によるロータ認識装置の機能要素のブロ
ック図である。

第４図は本発明によるロータ認識装置を用いて作成し
た、第２図に示すロータを識別するための真理値表の一
例である。

第５図は本発明の好ましい実施例によるトランスジュー
サのための取り付け配置を示す側断面図である。

第６図は本発明の好ましい実施例による第５図のトラン
スジューサのためのドライブ回路の概略図である。

第７図Ａ図、第７Ｂ図は本発明による温度補正手段を包
含するロータ認識装置の機能要素を示す、第３図と同様
のブロック図である。

第８図は第５図に示すトランスジューサの、遠心分離機
のドアを閉じたときのロータの回転軸線に対する位置を
示すのに用いられるエンコーダ組立体の側面図である。

第９図はロータ呼び掛け位置と本発明の好ましい実施例
によるトランスジューサの対応した出力とを示す、チャ
ンバ内に装着したロータの概略側面図である。

第１０図は本発明の好ましい実施例に従って、第９図に
示す呼び掛け位置でロータに呼び掛けを行うようにロー
タ認識装置作動させるのに有用なプログラムの流れ図で
ある。

発明の詳細な説明以下の詳細な説明を通じて、図面のうちのすべての図に
おいて同様の参照符号は同様の構成要素を指し示すもの
である。

第１図を参照して、ここには全体的に参照符号１０を付
した遠心分離機が概略的な側断面図で示してある。遠心
分離機１０は、本発明を使用し得る環境を理解して貰う
べく一般化した機器として示してある。ここで、第１図
に示すような遠心分離機１０が限定を意味するものとし
て解釈されるべきではなく、本発明は任意の速度範囲で
作動するいかなる遠心分離機でも使用できることは予解
されたい。この遠心分離機１０はハウジング１２を包含
し、このハウジング１２はその内部でロータ・チャンバ
またはボウル１６を支えている橋台１４を支持してい
る。ボウル１６は側壁１６Ｓと床１６Ｆとを有する。

駆動スピンドル１８が床１６Ｆの孔１６Ａの中央を軸線
方向に貫いて上向きにボウル１６内へ突出している。弾
性ブーツ２０が床１６Ｆの孔１６Ａとスピンドル１８の
間の空間を閉ざしている。スピンドル１８の上端には取
り付け要素またはスパッド２１が設けてある。スパッド
２１は装着しようとしているロータを受け入れるような
外形に形成したほぼ円錐形の部材である。スパッド２１
の頂面２１Ｔはほぼ平らである。取り付け要素２１は全
体的に参照番号Ｒで示す所定数のロータ要素のうちの任
意の１つを受け入れ、それを原動エネルギ源Ｓに接続す
るようになっており、それによって、ロータＲは垂直方
向の回転軸線ＶＣＬのまわりに回転させられ得る。ロー
タＲは適当なカバーＣを受け入れることのできるボデー
部Ｂを有する。カバーＣは当業者にとって公知の種々の
手段のうちの任意のもの、たとえば、ノブＫによってロ
ータＲのボデーＢの上面に適当に螺合させ固定させるこ
とができる。ボウル１６に外面には冷却コイル２２Ｃが
設けてあり、これは全体的に参照符号２２で示す冷却装
置に接続している。

ボウル１６の内部への出入はハウジング１２に設けた中
央孔２３を通して行うことができる。この中央孔２３は
全体的に参照符号２４で示すドアによって閉ざされてお
り、このドアは適当な軌道２５Ｔに支えられたローラ２
５Ｒ上に移動自在に支えられている。ドア２４はハンド
ル２４Ｈを有するが、望むならば、自動ドア作動機構を
設けてもよい。ここで、所望に応じてヒンジ式のドアを
使用してもよく、それも本発明の意図した範囲にある。

このドアは１９８６年１１月３日に出願され、本出願人
に譲渡された審査中の通し番号９２６、１８０の出願
（ＩＰ−６４２）に開示されているものと同様の構造で
ある。第５図で最も良くわかるように、好ましい実施例
では、ドア２４は絶縁層２４Ｉと薄板金またはプラスチ
ック・スキン２４Ｓとで覆った鋼板２４Ｐで作ってある
る。絶縁層２４Ｉはくぼみ２４Ｒと後に明らかにする目
的でこのくぼみ内に設けた連絡溝２４Ｇとを有する。ド
ア２４のドア鋼板２４Ｐには孔２４Ａが設けてある。鋼
板２４Ｐの下面から下向きに、取り外し自在のシール組
立体２６を受け入れるような寸法となっているＵ字形の
溝形部材またはガイド・レール２４Ｕ（第５図では１つ
のみ示す）が設けてある。

全体的に参照符号２６で示す取り外し自在のシール組立
体はシール支持プレート２６Ｓを包含し、これは孔２３
とほぼ形状の一致する中央開口２６Ｃを有する。支持プ
レート２６Ｓはその開口２６Ｃの周縁まわりに装着した
環状のシール部材２６Ｒを備えている。この環状シール
部材２６Ｒ内には絶縁挿入体２６Ｉが装着してあり、こ
れは円形であって平坦な上面２６Ｕを有する。絶縁挿入
体２６Ｉの下面には同心列の溝２６Ｇが設けてある。後
に明らかになるように、これらの２６Ｇはエネルギ分散
機構として作用する。もちろん、後にもっと充分に説明
するように、同じ機能を与える別の任意適当な幾何学形
状も使用し得る。ドア２４の鋼板２４Ｐの下面と絶縁挿
入体２６Ｉの平坦な上面２６Ｕとの間の領域２９に真空
を作用させるべく孔２６Ａが設けてある。シール支持プ
レート２６ＳはＵ字形溝形部材２４Ｕと摺動係合してお
り、修理あるいは清掃のためにシール組立体２６全体を
取り外せるようになっている。ショルダボルト（図示せ
ず）のような錠止手段が用いられていて、シール組立体
２６をＵ字形溝形部材２４Ｕ内の適正位置に留めてい
る。

全体的に参照符号２７で示すエンコーダ組立体はドア２
４あるいはそこに取り付けた任意の装置上の一点の、所
定の基準点、たとえば、ロータ回転軸線ＶＣＬに対する
位置についての情報を与える目的でドア２４と作動状態
に組合わせてある。エンコーダ組立体２７の詳細は第８
図に関連して説明する。

このエンコーダ組立体２７はＨｅｗｌｅｔｔＰａｃｋ
ａｒｄがモデル番号ＨＥＤＳ−５５００−Ｃ０６で製造
しているような光学エンコーダ２７Ｅを包含する。光学
エンコーダ２７Ｅはその一部をなすコード・ホイール・
ハブ２７Ｈ内にある六角形頭部止めねじ２７Ｓによって
中央軸８８の一端に取り付けてある。止めねじ２７Ｓへ
の接近は光学エンコーダ２７Ｅのボデー２７Ｂにあるオ
リフィス２７Ａを通して行われる。止めねじ８９Ｓなど
によって中央軸８８の反対端にはプーリ８９Ｐが取り付
けてある。プーリ８９Ｐは中央軸８８を受け入れるサイ
ズの中央内径孔８９Ｂと持ったほぼ円筒形の部材であ
る。プーリ８９Ｐには止めねじ（図示せず）によってケ
ーブル９０の一端が取り付けてある。こののケーブル９
０の自由端にはリング端子９１が設けてある。リング端
子９１はねじ９２の通る内径孔９１Ｂを有する。ねじ９
２はリング端子９１をドア２４に固着している。プーリ
８９Ｐの周辺にあるアンダカット（切り込み））部８９
Ｕが、ケーブルを充分に引っ込めてプーリ８９Ｐのまわ
りに巻き付けたときにケーブル９０の全長を受け入れる
ようなサイズとなっている。

光学エンコーダ２７Ｅは３つのタッピン・ねじ８４によ
ってスプリング・カップ８２に取り付けてある。スプリ
ング・カップ８２はほぼ円筒形のボデー８２Ｓを有し、
これは光学エンコーダ２７Ｅと反対側の端にフランジ８
２Ｆを有する。スプリング・カップはガラス繊維入りナ
イロン材で作ってある。スプリング・カップ８２は内腔
（ボーアー）８２Ｂを有し、ここを貫いて中央軸８８が
自由に通る。さらに、スプリング・カップ８２内には、
内腔８２Ｂと連通する空所８２Ｃが設けてある。この空
所８２Ｃはペンシルバニア州ランスデール市のＪｏｈｎ
ＥｖａｎｓＳｏｎｓ、Ｉｎｃ．の販売しているよう
な一定力スプリング８１を受け入れるサイズとなってい
る。この一定力スプリングはコイル状に形成した平らな
鋼片で作ってある。コイルの一端を固定し、反対端を変
位できるようにした場合、コイルはその軸線まわりに巻
き付き、スプリングをその当初の位置に回復させようと
する力を与える。この実施例では、スプリング８１の外
端はリベット（図示せず）によって空所８２Ｃを構成し
ているスプリング・カップ８２の周壁に固定される。ス
プリング８１の内端（コイルの中央に位置する）は孔８
１Ａを有し、この孔は中央軸８８上の突出部８８Ｒと嵌
合するようなサイズとなっている。孔８１Ａは、中央軸
８８が或る特定の方向に回転するときにのみ突出部８８
Ｒと嵌合するような形状となっている。もし回転方向が
逆になったならば、突出部８８Ｒは一定力スプリング８
１の端にある孔８１Ａと係合することはできない。

スプリング・カップ８２はそれのフランジ部分８２Ｆに
ある内腔８２Ｍを貫いて延びる３本のねじ８７を用いて
主取り付け部材８６に取り付けてある。主取り付け部材
８６はほぼ円筒形のボデー８６Ｓを有し、これの一端に
はスプリング・カップ８２と取り付けるフランジ８６Ｆ
が設けてある。この取り付け部材の中心軸線８６Ａに設
けた内腔８６Ｂは中央軸８８を通すようなサイズとなっ
ている。取り付け部材８６の円筒形部分８６Ｓの側面に
は空所８６Ｃが設けてある。この空所８６Ｃは２つの内
腔８６Ｍと連通している。これら両内腔８６Ｍは円筒形
ボデー８６Ｓの軸線８６Ａに対して直角となっている。

エンコーダ組立体２７は任意の都合のよい方法で遠心分
離機中に装着できる。たとえば、内腔８６Ｍはエンコー
ダ組立体２７を固定軌道２５Ｔに取り付けるねじ８５を
受入れるようなサイズとなっている。このように取り付
け部部材８６を軌道２５Ｔに取り付け、リング端子９１
をドア２４に取り付けた場合、エンコーダ組立体２７は
ドア２４のいかなる変位量も測定できる。

ドア２４を開いたとき、ケーブル９０はその引っ込み位
置に行き、プーリ８９Ｐのまわりに巻き付く。この引っ
込み位置において、一定力スプリング８１はケーブル９
０をぴんと張った状態に保つ力を与える。ドア２４が閉
じると、ケーブル９０はプーリ８９Ｐから引っ張り出さ
れ、中央軸８８を回転させる。中央軸８８は、順次に、
コード・ホイール・ハブ２７Ｈを回転させ、符号化カウ
ント信号を発生させる。図示実施例の光学エンコーダ２
７Ｅは一回転あたり１００のカウント数を有する。上述
の取り付け手段によって、このカウント数は発生カウン
ト数毎に０．０２０インチ（０．０５０８ｃｍ）のドア
２４の線形変位量に等しくなっている。

種々の理由のために、主として、全体的な遠心分離作業
の安全性のために、駆動スピンドル１８上に装着した特
定のロータＲの種別を自動的に正確に確認すると有利で
ある。本発明は或る特定のロータＲがボウル１６内に装
着されたときにそのロータを正確に認識する構成を提供
する。

第２図を参照して、ここには３種類の遠心ロータＲ_１、
Ｒ_２、Ｒ_３の拡大輪郭が示してあり、これらのロータの
種別を本発明によって自動的に確認することができる。
これらの輪郭は側面で示してある。ロータＲ_１の輪郭は
一点鎖線で示し、ロータＲ_２の輪郭は点線で示し、ロー
タＲ_３の輪郭は星印で示してある。ロータＲ_１、Ｒ_２、
Ｒ_３は、それぞれ、Ｅ．Ｉ・ＤｕＰｏｎｔｄｅＮ
ｅｍｏｕｒｓａｎｄＣｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．がＴ
Ｚ−２８帯状ロータ、ＳＳ−３４固定角ロータ、ＨＳ４
揺動バケット・ロータとして製造、販売しているロータ
とほぼ一致する。これらのロータはそれぞれに所定位置
で組合わせたカバーを備えている。

第２図を検討すれば容易にわかるように、ロータＲ_１、
Ｒ_２、Ｒ_３の各々は或る程度の類似性を持っているが、
その輪郭については非常に顕著な差異を持っている。た
とえば、垂直中心線ＶＣＬから測った所定の半径方向距
離Ｘのところに位置する第１の半径方向位置では、第
１、第３のロータＲ_１、Ｒ_３は第１基準平面Ｄ_１の下方
に隔たったほぼ同じ垂直方向距離Ｄ_C1、Ｄ_X3のところに
位置する平らな面を有する。同じ半径方向距離Ｘのとこ
ろで、ロータＲ_２は同じ基準面Ｄ_１の下方により大きく
隔たった垂直方向距離Ｄ_x2のところに位置する平らな表
面を有する。同様に、中心線ＶＣＬから半径方向に距離
Ｙのところの第２の半径方向位置で、各ロータＲ_１、Ｒ
_２、Ｒ_３の表面は、それぞれ、異なった垂直方向距離Ｄ
_Y1、Ｄ_Y2、Ｄ_Y3のところに位置する。第２図でわかるよ
うに、この半径方向距離Ｙのところで、ロータＲ_１、Ｒ
_２の表面は基準面Ｄ_１に対して平行に平らであり、ロー
タＲ_３は基準面Ｄ_１に対して或る所定の角をなす傾斜面
をもって湾曲した表面を有する。中心線ＶＣＬから半径
距離Ｚのところに位置する第３の半径方向位置では、ロ
ータＲ_１の表面は基準面Ｄ_１に対して平行に平らであ
り、ロータＲ_２は基準面Ｄ_１に対して或る所定の角度で
傾斜した平坦面を有し、ロータＲ_３は基準面Ｄ_１に対し
て或る所定の角をなす傾斜した湾曲面を有する。

上記のことから明らかなように、所定数のロータＲ_１〜
Ｒ_Ｎの各々は回転軸線ＶＣＬからの種々の所定の半径方
向位置のところでのロータの構造的な特徴に対応する所
定の輪郭を持つように示すことができる。本発明の認識
装置はこれらのロータの輪郭の差異を利用して所与の時
点で遠心分離機内に装着された或る特定のロータを自動
的に認識するものである。

第３図のブロック図に示すように、本発明によるロータ
認識装置３４はエネルギ源すなわち送信機３６とそれに
組合わせた受信機３８とを包含する。この好ましい実施
例は、引き続いて説明するように、水晶発振子３９のよ
うな単一の装置（以後、「トランスジューサ」と呼ぶ）
が送信機３６としても受信機３８としても交互に作用す
る。しかしながら、この一体形態を利用しなければなら
ないということでもないので、図では適当に機能ブロッ
ク３６、３８として示してある。しかしながら、送信機
３６と受信機３８は、それぞれ、遠心分離機１０の内部
の任意のあらかじめ定めた位置に都合よく装着される。
好ましい取り付け配置の構造上の細部は第５図に関連し
て一層詳しく説明する。

送信機３６、受信機３８は遠心分離機１０の軸線ＶＣＬ
から測ったあらかじめ定めた複数の半径方向位置のうち
の少なくとも１つの位置において遠心分離機１０内に装
着された特定のロータＲに呼び掛けるように作動する。
この呼び掛けは送信機６から発信した呼び掛けエネルギ
のパルスをロータの表面に衝突させることによって行わ
れる。

送信機３６および受信機３８は通常は呼び掛けエネルギ
・パルスの移動した距離を表わす識別特性信号を発生す
るように組合わせてある。一般的には、呼び掛けエネル
ギ・パルスはロータが呼び掛けを受ける各半径方向位置
にあるロータの表面に送られ、そこに衝突する。しかし
ながら、後に説明するように、呼び掛けエネルギ・パル
スはチャンバ内の所定のターゲット面にも送られてそこ
に衝突する。或る例では、識別特性信号は呼び掛けエネ
ルギ・パルスの実際に移動した距離の測定値であり、送
信機３８とロータが呼び掛けを受ける各半径方向位置に
あるロータ表面との間の実際の距離の表示値に変換でき
る。他の例では、識別特性信号は比較の結果として発生
し、呼び掛けエネルギ・パルスが所定の基準距離よりも
長く、あるいは、短く移動したという事実を表わすもの
となる。これら他の例では、選定した基準距離の大きさ
に依存して、衝突点でのロータの形状について推測がな
され得る。

ロータ上の各呼び掛け点からの識別特性信号はまとまっ
て識別特性信号パターンを定めるように協働する。後に
明らかにするように、或る選ばれた識別特性信号、識別
特性信号パターンのいずれも与えられたロータを正確に
認識するのに使用できる。

識別特性信号を発生させるべく、全体的に参照符号４０
で示す手段が送信機３６、受信機３８の両方に接続して
ある。ここで、パルスの移動する距離と移動経過時間が
定数、すなわち、チャンバの環境内の音速と関係するこ
とは容易に理解できよう。したがって、パルスの移動し
た距離という用語を用いて説明を行い得るが、この距離
の測定は移動経過時間を測定することによって行われ
る。この手段４０は送信機３６からの呼び掛けエネルギ
・パルスの発信と同時に始動するタイマ４１を包含す
る。好ましい例では、呼び掛けパルスが発するチャンバ
内の位置はエンコーダ組立体２７によって供給される位
置出力を用いて制御される。したがって、第３図に概略
的に示すように、エンコーダ組立体２７は送信機３６と
タイマ４１に動作に関連して接続してある。タイマ４１
はパルスの発信時からその反射が受信機３８によって検
出されるまでの経過時間を測定する。このような識別特
性信号（たとえば、識別特性信号Ｓ_Ａ）は受信機３８と
ロータＲの呼び掛けを受ける面との間の実際の距離の表
示値に変換できる。タイマ４１によって測定される所定
のタイムアウト時間内に反射したパルスが受信機３８に
よって検出されなかった場合には、この事実を示す識別
特性信号Ｓ_Ｔが発生する。

手段４０はコンパレータ４２も包含し得る。このコンパ
レータはタイマ４１で測定されるようなタイプＳ_Ａまた
はＳ_Ｔの識別特性信号をライン８０上の所定の基準距離
を表わす基準時間と比較するように作動する。この比較
の結果が参照符号Ｓ_Ｃで示すタイプの識別特性信号であ
る。このことから明らかなように、タイマ４１からのタ
イムアウト信号Ｓ_Ｔは、実際には、コンパレータを使用
せずに得られるパルスの未知の移動距離と基準距離との
比較を表わしている。前記説明のすべては識別特性信号
を発生し得る種々の方法のいくつかを理解して貰うべく
行ったものであり、このような方法のすべてを本発明で
は意図している。

認識装置３４は、さらに、手段４０と動作に関連して組
合わせたコンパレータ４６を包含する。このコンパレー
タ４６は与えられたロータＲの識別特性信号または識別
特性信号パターンをあらかじめ設定した識別特性信号ま
たは識別特性信号パターンのライブラリと比較するよう
になっている。このライブラリは適切なメモリ４８に記
憶されている。検出された識別特性信号または識別特性
信号パターンと基準ライブラリとの比較に基いて、コン
パレータ４６から信号線５０上にインディケータ信号が
出力される。このインディケータ信号は遠心分離機内に
配置された特定のロータの種別を示す情報を含む。

種々のタイプの識別特性信号の発生は第２図を再び参照
すれば理解できる。送受信の両方の機能を実行する単一
のクリスタル・トランスジューサ３９は基準面Ｄ_１上に
配置してあり、このトランスジューサから発した呼び掛
けエネルギ・パルスの移動経路は基準面Ｄ_１に対して垂
直であるということを理解すべきである。たとえば、ロ
ータＲ_１が距離Ｘ、Ｙ、Ｚの半径方向位置（ロータＲ_１
が基準面Ｄ_１に対して平行な平坦面を有する位置）のと
ころでロータ_１のチャンバ内での呼び掛けを受けるよう
に配置された場合、呼び掛けエネルギ・パルスはたぶん
ロータの平坦面に衝突し、トランスジューサに反射して
戻ることになる。手段４０は、こうして、タイプＳ_Ａの
識別特性信号を発生する。各半径方向位置でこのように
発生した識別特性信号は源３６から発したエネルギがこ
れら半径方向位置でロータＲ_１の表面から反射し、受信
機３８に戻るのに必要な時間を示す。この情報は半径距
離Ｘ、Ｙ、ＺのところにおけるロータＲ_１の表面が位置
する、トランスジューサ３９らの実際の距離の表示値を
与える。トランスジューサ３９が基準面Ｄ_１に位置する
ように配置されているので、手段４０から出力されたタ
イプＳ_Ａの識別特性信号は、それぞれ、距離Ｄ_X1、
Ｄ_Y1、Ｄ_Z1を表わすことになる。

同じタイプの識別特性信号Ｓ_Ａが垂直方向中心線ＶＣＬ
から半径方向距離Ｘ、ＹのところでのロータＲ_２への呼
び掛けで手段４０によって発生し得る。こうして発生し
たタイプＳ_Ａの識別特性信号は実際の距離Ｄ_X2、Ｄ_Y2の
表示値に変換できる。同様に、半径方向ＸでのロータＲ
_３の呼び掛けも実際の距離Ｄ_X3の表示値に変換できるタ
イプＳ_Ａの識別特性信号となる。明らかなように、タイ
プＳ_Ｔの識別特性信号も適切なタイムアウト時間を選定
することによってロータＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３の平坦で平行
な表面への呼び掛けによって発生し得る。

また、半径方向距離Ｘ、Ｙ、ＺのところでのロータＲ_１
の呼び掛けが手段４０を用いてタイプＳ_Ｃの識別特性信
号を発生するのにも使用し得ることは了解されたい。た
とえば、基準面Ｄ_１に平行な第２の基準面Ｄ_２が定まっ
たならば、呼び掛けエネルギ・パルスの発信とその反射
の検出との間の経過時間をパルスが基準面Ｄ_１から基準
面Ｄ_２まで基準距離を移動し、そして戻るのに要する時
間を表わす基準時間と比較することによってタイプＳ_Ｃ
の識別特性信号を発生させることができる。この識別特
性信号はロータの呼び掛けを受けた面の、基準面Ｄ_２に
関する位置についての情報を与えることになる。選んだ
例では、基準面Ｄ_２がロータの呼び掛けを受ける面の下
にあるので、こうして発生した識別特性信号Ｓ_Ｃは被呼
び掛け面が基準面Ｄ_２の上方にあることを示すことにな
る。すなわち、呼び掛けエネルギ・パルスは基準面Ｄ_２
に対して所定の基準距離に満たない距離を移動すること
になる。基準面Ｄ_３を使用した場合には、タイプＳ_Ｃの
識別特性信号はパルスが基準距離よりも長い距離を移動
したことを示し、この場合、基準距離は基準面Ｄ_１から
基準面Ｄ_２までとその戻る距離である。よって識別特性
信号Ｓ_Ｃは被呼び掛け面が基準面Ｄ_３の下にあることを
示すことになる。同様のタイプＳ_Ｃの識別特性信号がロ
ータＲ_２またはＲ_３の平坦で平行な表面についても発生
し得る。

タイプＳ_Ａの識別特性信号は、ロータが湾曲面または傾
斜した平坦面のいずれかである衝突点で呼び掛けを受け
たときには形成され得ない。このときは反射したパルス
がおそらくトランスジューサに戻らず、実際の移動距離
の装填がなされ得ないからである。したがって、タイプ
Ｓ_Ｔの識別特性信号はロータが湾曲した面あるいは傾斜
した平坦面を持っている場合に特に役に立つ。この場
合、基準距離は基準面Ｄ_１からチャンバ１６の床１６Ｆ
上のある位置までと、そこから戻る距離として定めると
好都合である。床１６Ｆ上の位置が選ばれたのは、床が
閉じたチャンバ１６内の基準面Ｄ_１から最も遠くに位置
する平坦で平行な表面だからである。

たとえば、ロータＲ_３が装着されており、そして、タイ
マ４１のタイムアウト時間またはコンパレータ４２の基
準時間が基準面Ｄ_１から床１６Ｆまでと、そこから戻る
基準距離を表していると仮定する。ロータＲ_３の半径方
向距離Ｚにおける表面は湾曲しているので、呼び掛けエ
ネルギ・パルスはこの湾曲面に衝突し、そこから破線Ｑ
で示す方向へ反射させられることになる。パルスは、お
そらく、チャンバ内の種々の表面から反射され続けるこ
とになる。したがって、反射したパルスがチャンバ内の
所定の基準距離より長い距離を移動することになる可能
性は非常に高い。もしパルスがタイムアウト時間の満了
までに受信機に戻らなければ、タイマ４１から出力され
た識別特性信号Ｓ_Ｔまたはこの信号Ｓ_Ｔをコンパレータ
４２内で基準時間と比較した結果として発生した識別特
性信号Ｓ_Ｃはパルスがこの基準距離よりも長い距離を移
動したことを示すことになる。この事実から、衝突点で
のロータの形状に関する推測が導き出され得る。同様
に、タイプＳ_ＴまたはＳ_Ｃの識別特性信号は半径方向距
離ＹではロータＲ_３の呼び掛け、そして、半径方向距離
ＺではロータＲ_２のようなロータの呼び掛けに応じて発
生することになる。ロータの形状に関する同様の基準
（すなわち、湾曲か平坦で傾斜しているかという基準）
が同様にして導き出すことができる。

本発明に従って発生した種々のタイプの識別特性信号ま
たは識別特性信号パターンは、次に、コンパレータ４６
によって、メモリ４８内に記憶されている識別特性信号
または識別特性信号パターンのライブラリと比較され
る。手段３４のこれらの構成要素の種々のありそうな作
動モードを説明するにはいくつかの例で充分であろう。

最も簡単な場合のうちの１つの例では、チャンバ内の或
る点でのロータの呼び掛けの結果として発生した識別特
性信号がロータの種別についてのインディケータ信号を
発生させるのに使用され得る。たとえば、第２図におい
て、基準面Ｄ_１上のトランスジューサについての回転軸
線ＶＣＬからの半径方向距離Ｘのところで、トランスジ
ューサからの、ロータＲ_１の表面上の一点が位置する距
離Ｄ_X1はトランスジューサからの、ロータＲ_２の表面上
の一点が位置する距離Ｄ_X2とはかなり異なる。したがっ
て、これら２つのロータの種別は一方の半径方向距離の
ところでのみの呼び掛けから発生したタイプＳ_Ａの識別
特性信号に基いて容易に区別できる。こうして、トラン
スジューサと未知のロータの呼び掛け点との間の実際の
距離を表わす識別特性信号Ｓ_Ａを遠心分離機で有効に運
転させられ得る所定集団のロータのうちの各ロータにつ
いての実際の距離のライブラリと比較することによって
チャンバ内のロータの種別を示すインディケータ信号を
発生させることができる。

たった１つの呼び掛け点から導き出した識別特性信号に
基づくロータ種別の決定には制限がある。集団内の各ロ
ータを区別するには特定の半径方向距離のところで行わ
れる呼び掛けについてのそれぞれ固有の識別特性信号を
持たなければならない。実際にはこのことは不可能であ
ろう。

したがって、１つのロータを別のロータと異なったもの
として識別する識別特性信号パターンを利用する必要が
ある。一例として、ロータＲ_１、Ｒ_３の半径距離Ｘのと
ころで行われた呼び掛けは、距離Ｄ_X1が距離Ｄ_X3に等し
いので、タイプＳ_Ａの同じ識別特性信号を発生すること
になる。しかしながら、半径方向距離のところで行われ
た二回目の呼び掛けでは、これら２つのロータ間を区別
するに充分な識別特性信号パターンが生じることにな
る。半径方向距離ＹのところでのロータＲ_１の呼び掛け
は実際の距離Ｄ_Y1を示すタイプＳ_Ａの識別特性信号に通
じるが、ロータＲ_３についての呼び掛けではタイプＳ_Ｔ
の識別特性信号を発生することになる。これらは共に上
述の要領で生じる。ロータの個体数が増加するにつれ
て、ロータ毎に唯一の識別特性信号パターンが発生する
前に呼び掛けを行わなければならない点の数もおそらく
は増加することになる。

タイプＳ_ＣまたはＳ_Ｔの識別特性信号を使用すれば、ト
ランスジューサが位置する基準面からの、ロータの表面
上の１点が位置する実際の距離についての知識がなくて
もロータを識別することができる。たとえば、上述した
ように、呼び掛けエネルギ・パルスの移動した距離があ
る所定の基準距離よりも長いか短かいに基づいてタイプ
Ｓ_ＣまたはＳ_Ｔの識別特性信号のパターンを発生するこ
とが可能である。ここで再び、参照符号Ｄ_２で示してあ
る基準面に関しての半径方向距離Ｘ，Ｙ，Ｚのところで
のロータＲ_１，Ｒ_２，Ｒ_３への呼び掛けについて、第２
図を参照しながら説明する目的で、第４図に示すような
真理値表を作成できる。この真理値表で、「０」記号は
エネルギ・パルスの移動する距離がトランスジューサか
ら基準面Ｄ_２へと、そこから戻る基準距離よりも短いと
いうことを示している。「１」は呼び掛けエネルギ・パ
ルスの移動する距離がトランスジューサから基準面Ｄ_２
へと、そこから戻る基準距離よりも長いことを示してい
る。

第４図の真理値表に示すように、半径方向距離Ｘ、Ｙ、
ＺのところでのロータＲ_１についての呼び掛けは「０」
符号を発生する。第２図でわかるように、半径方向距離
Ｘ、Ｙ、ＺのところにおけるロータＲ_１の表面はすべて
平坦であり、基準面Ｄ_２に対して平行であり、この基準
面よりもトランスジューサに接近して位置しているか
ら、各点で発生した識別特性信号はパルスが基準面Ｄ_２
に向かって、そして、そこから基準距離よりも短い距離
移動したことを示す。同様に、ロータＲ_２についても、
半径方向距離Ｘ、Ｙ、Ｚのところでも呼び掛けでそれぞ
れ「０」、「０」、「１」が発生する。半径方向距離Ｚ
のところで発生した「１」エントリは、点Ｚのところに
おけるロータＲ_２の表面が基準面Ｄ_１に対して傾斜して
おり、したがって、先に述べたように、傾斜面が基準面
Ｄ_２に向かって、そして、そこから基準距離以上の距離
の経路を与えるようにパルスをチャンバ内で反射させる
ことを考えたときに理解できる。ロータＲ_３についての
真理値表へのエントリも同様に導き出される。

こうして、各ロータについての真理値表に記載されてい
る識別特性信号パターンが各ロータ固有のものであるこ
とは直ちに認識できよう。或るロータについての呼び掛
けから生じたパターンをメモリに記憶されている発生の
可能性を持ったパターンと比較することによって、ロー
タの種別を表わすインディケータ信号を発生させること
になる。

このインディケータ信号は任意所望の要領で使用するこ
とができる。たとえば、インディケータ信号はロータ速
度を制限したり、運転パラメータに依存して他のロータ
を調節したり、或る種の条件下で遠心分離機を停止させ
たりするのに使用できる。

送信機および受信機として使用するのに適しているの
は、マッサ・プロダクツ・コーポレイションが製作し、
モデル番号Ｅ−１８８／２１５として販売しているよう
な単一クリスタル式狭ビーム超音波トランスジューサ３
９がある。後に説明するように、この単一クリスタルは
送信機としても受信機としても作用する構成となってい
る。第５図でわかるように、トランスジューサ３９は全
体的に参照符号６０で示すモジュール式プラスチック製
ハウジング内に装着してあり、このハウジングそのもの
はドア２４の絶縁層２４Ｉ内に設けたくぼみ２４Ｒに入
っている。ハウジング６０は中空であり、第１端と第２
端とを有する。トランスジューサ３９はハウジング６０
の第２端に隣接したくぼみ６０Ｒ内に配置されており、
このくぼみはトランスジューサを密着して収容するサイ
ズとなっている。トランスジューサ３９の前方における
ハウジング６０の内面はハウジング６０の第２端（開
口）と連通する円錐形の空所６０Ｈを構成している。ハ
ウジング３０の円錐形空所６０Ｈを構成している壁面は
ハウジング６０の軸線６０Ａに対して所定の角度、たと
えば、１０度で傾斜していて超音波ホーンを形成する。
この超音波ホーンはトランスジューサから発生する呼び
掛けエネルギ・パルスの広がりを抑える。

ハウジング６０の第２端に隣接して反射部材６０Ｍが配
置してあり、これは整形面（造形面）６０Ｓを有する。
整形面６０Ｓは呼び掛けパルスをハウジング６０の軸線
６０Ａに対して直角の方向に反射して合焦させ、それぞ
れドア・プレート２４Ｐおよび取り外し自在のシール・
プレート２６Ｉにある整合した孔２４Ａ、２４Ａを通し
て呼び掛けパルスを遠心分離機のチャンバ１６内に送り
込む。ハウジング６０は、イー・アイ・デュポン・ド・
ネモアース・アンド・コンパニーが「Delrin」として製
造、販売しているアセタールル樹脂のようなプラスチッ
クで作つてある。

この形態は、チャンバ１６の高さを抑えながら呼び掛け
パルスの有効移動距離を大きくすることができるという
点で有利と考えられる。好ましくは、整形面６０Ｓは楕
円形である。また、好ましい例では、ホーン６０Ｈおよ
び整形面６０Ｓの制限作用はチャンバ内の、ロータへの
呼び掛けが最も頻繁に生じる所定高さ６２のところでビ
ームの有効幅６１を減じるのに役立つ。感度を高めるた
めにはビーム幅が狭い方が好ましい。

Ｏリング・シー６４がミラー部材６０Ｍの円筒形延長部
に設けた溝内に装着してあり、これはドア・プレート２
４Ｐの孔２４Ａの周縁に着座してチャンバ１６を真空シ
ールする。トランスジューサ３９からのリード線３９Ｌ
がドア２４の絶縁層２４Ｉにある溝２４Ｇ内に位置し、
遠心分離機の後部まで延びている。

遠心分離機の後部では、トランスジューサ３９からのリ
ード線３９Ｌは第６図に概略的に示す制御回路網６６に
接続している。トランスジューサ制御モジュールＭはト
ランスジューサ３９と共に製造業者によって提供され
る。モジュールＭからの「送信」端子、「受信」端子は
それぞれ同軸ケーブル６８Ａ、６８Ｂを通して制御回路
網６６に接続している。回路網６６はダイオード・アレ
イ７０、７２を有する。アレイ７０のダイオードは送信
モード中は高信号揺れによって順方向にバイアスされ
る。アレイ７２のダイオードは接地電位に接続してあ
り、受信端子を強い送信信号電圧から保護する。受信モ
ードでは、低電圧信号はいずれのアレイのダイオードの
いずれをも順方向バイアスできないので、受信エネルギ
をトランスジューサから受信端子まで導く。クリスタル
（水晶発振子）への送信周波数は230kHzを選び、受信周
波数は220kHzである。トランスジューサ３９の放出され
る任意の超音波パルスの持続時間と振幅は送信されたパ
ルスが所定の時間内で指数状に衰退して、それによりい
かなる跳ね返ってきた超音波パルスにも干渉したり、あ
るいは、そのパルスに貢献したりすることがないように
選定される。

本発明の好ましい実施例によれば、トランスジューサ３
９は、それぞれ、超音波周波数範囲内で音波エネルギを
発すると共に検出もするようになっている。しかしなが
ら、任意所定周波数の電磁エネルギ、たとえば、赤外線
の適当な送受信機を用いることができ、このことも本発
明の意図範囲内にある。

音波はそれが伝播する媒質の温度の影響を受けるので、
測定信号と記憶信号の間の有意の比較が行われ得るよう
に或る種の温度補正法を実行する必要がある。この目的
で、手段３４を第７Ａ図、第７Ｂ図に示すように改造し
てチャンバ１６における周囲環境で生じる可能性のある
偏差を補正する温度補正手段７４とすることができる。

第７Ａ図、第７Ｂ図において、手段７４は温度補正係数
を発生する回路網７５を包含する。この回路網７５はス
イッチ７６を経てタイマ４１に接続している。スイッチ
７６がタイマ４１を回路網７５に接続するように確定さ
せられると、トランスジューサからチャンバ１６の所定
のターゲット面まで、そして、そこから戻る測定距離を
示す、タイマ４１から出力された識別特性信号が回路網
７５に与えられる。回路網７５はタイマ４１から識別特
性信号を、トランスジューサからターゲット面まで、そ
して、そこから戻る実際の距離を示す、ライン７７上の
基準信号に関係させる。

第７Ａ図の実施例では、温度補正係数は基準距離信号を
測定距離信号で割ることによって発生させられる。ある
いは、第７Ｂ図の実施例では、温度補正係数は測定距離
信号を基準距離信号で割ることによって発生させられ
る。いずれの場合も、温度補正係数はライン７８に出力
される。

温度補正係数はいつくかの方法で使用し得る。第７Ａ図
に示すように、手段７４は回路網７９も包含する。スイ
ッチ７６がタイマ４１と回路網７９とを接続するように
確定したとき、回路網７９はタイマ４１から出力したタ
イプＳ_Ａの識別特性信号をライン７８上の温度補正係数
と掛け合わせるように作動する。この作用はタイプＳ_Ａ
の修正識別特性信号を発生させることになる。この修正
信号はコンパレータ４６に直接送られるか、あるいは、
コンパレータ４２に送られて、先に説明したように、ラ
イン８０上の基準値と比較することによってＳ_Ｃの修正
識別特性信号を発生させることができる。

あるいは、第７Ｂ図に示すように、ライン７８上の温度
補正係数はコンパレータ４２で使用されるライン８０上
の基準時間を変更するのに使用できる。この目的のため
に、回路網７９は温度補正係数（第７Ｂ図の回路網によ
って発生させられたもの）とライン８０上の基準時間と
を掛け合わせる。スイッチ７６がタイマ４１をコンパレ
ータ４２に接続するように確定したとき、回路網７９か
ら出力されたライン８０′上の修正基準時間はコンパレ
ータ４２で使用されてタイプＳ_Ｃの修正識別特性信号を
発生させる。図示しないけれども、アナログ様式で、タ
イマ４１のタイムアウト時間も変更できることは了解さ
れたい。この作用によって、タイプＳ_Ｔの適切に修正さ
れた識別特性信号を発生させることになる。

第１図の冷却式遠心分離機では、冷媒が壁１６Ｓ、床１
６Ｆ上のコイル２２Ｃを通って流れ、コイルがドア２４
上に存在していないが、真空引きを行っていない状況で
は、種々の温度のゆっくり移動する空気流の対流が生じ
る。先に説明したように、音速は媒質の温度の影響を受
ける。チャンバ１６のすみずみまで均一な温度補正を行
うためには、それらの空気流を排除しなければならな
い。ドア・シール（密封）組立体２６の挿入体２６Ｉは
断熱材で作っており、熱源としてのドア２４の影響を最
小限に抑えている。さらに、チャンバ１６の壁１６Ｓの
温度をドア２４の温度により近くまで高めることによっ
て、温度差をなくすことができることがわかった。壁１
６Ｓを加熱するということは、チャンバ１６の水分凝
縮、霜発生を減らせるという付加的な利点も得ることが
できる。壁１６Ｓはコイル２２Ｃを通して高温流体を循
環させることによってチャンバの呼び掛けの前に加熱す
ることができる。

この認識装置の動作の詳細は第９図、第１０図と関連し
た以下の説明から理解して貰えよう。これら第９、１０
図は、それぞれ、好ましい呼び掛け位置とロータの外形
（上述したようなＳＳ−３４ロータ）とを示すチャンバ
の概略図と、本発明の好ましい実施例による未知のロー
タについての呼び掛け、それに続く認識で使用されるス
テップ・シーケンスに流れ図である。

ドア２４を閉じているとき、トランスジューサ９はチャ
ンバを横切って半径方向に動かされ、チャンバおよびロ
ータについての呼び掛けが１２個の文字で示す半径方向
位置の各々において行われる。トランスジューサ３９
の、ドア２４が閉じているときの回転軸線ＶＣＬに対す
る半径方向位置はエンコーダ組立体２７によって決めら
れる。エンコーダ組立体２７の出力は適切な半径方向距
離のところで呼び掛けを開始させるのに使用される。位
置Ｂ〜Ｆはそれぞれに対応する位置Ｈ〜Ｌに対する軸線
ＶＣＬからの対称的な半径方向距離のところに配置して
ある。位置Ｇはスパッド２１の表面２１Ｔ上方、軸線Ｖ
ＣＬ上に位置している。位置ＡはロータＲから隔たって
いるがなおチャンバ内にある任意の都合のよい半径方向
距離のところに位置する温度補正位置である。もちろ
ん、図示した呼び掛け位置のうちの任意の位置（位置Ａ
を含む）についてのチャンバ内の数および正確な位置は
変え得ることは了解されたい。

作動にあたって、処理しようとしているロータＲはチャ
ンバ１６内でスパッド２１上に置く。ドア２４を閉ざ
し、トランスジューサ３９をチャンバ１６を横切って移
動させ、すなわち、チャンバ内に搭載したロータを横切
って移動させる。この閉鎖移動中、チャンバについての
呼び掛け（位置）およびロータについての呼び掛け（位
置Ｂ〜Ｌ）が行われ、識別特性信号が発生させられる。
こうして発生した識別特性信号は第９図に示すようにタ
イプＳ_Ａ、Ｓ_Ｔのいずれかである。ここで、第９図の曲
線の屈曲点がビーム幅６１（第５図）のためにロータの
輪郭に正確に一致していないが、ほぼそれに近似してい
るということに注目されたい。発生した識別特性信号は
後の処理のために適当なバッファに記憶される。

ドア２４をオペレータが閉ざす速度を制限して、任意の
呼び掛け位置で呼び掛けられた表面からの二次的なエコ
ーに対して異なった呼び掛け位置での引続く呼び掛けが
行われる前に消散する時間を与えるようにしなければな
らない。二次的なエコーの消散についてのこの考察をオ
ペレータの行う可能性のある最高ドア閉鎖速度（毎秒５
０インチのオーダーにあると考えられる）の認識と結び
合わせた場合、そのときには、０．２インチ（０．５０
８ｃｍ）の呼び掛け位置間隔が二次的なエコーを引続く
読み取りが行われる前に消散させる要件を満足させるに
十二分である。必要ならば、ダッシュポット等を用いて
ドアの閉鎖速度を制限することができる。

温度補正係数は第７Ａ図または第７Ｂ図に関連して説明
したように位置Ａでチャンバの床についての呼び掛けか
ら導き出した識別特性信号を用いて計算される。温度補
正係数が第７Ａ図に示す要領で計算された場合、温度補
正係数は呼び掛け位置Ｂ〜Ｌから導き出されたような他
の識別特性信号に加えられ、これらの位置からの修正識
別特性信号を発生させる。もし温度補正係数が第７Ｂ図
に示す要領で計算されたならば、コンパレータの基準面
またはタイムアウト時間が変更される。第９図，第１０
図についての以下の説明では、補正係数は第７Ａ図で説
明したように計算されたものと仮定する。

次に、位置Ｇ（軸線ＶＣＬ上の位置）から導き出された
修正識別特性信号は、スパッドの表面２１Ｔからすぐ上
の床からの高さに位置した基準面Ｄ_Ｓへ向かっての、ま
た、そこからの基準距離と比較される。修正識別特性信
号によって表される距離が基準距離（基準面に向かって
の、および、そこからの距離）より長い場合には、表面
２１Ｔで反射を生じる。これはロータがスパッド２１上
に存在しないことを意味する。識別特性信号によって表
わされる距離がこの第１基準距離より短い場合には、識
別特性信号によって表わされる距離は第２基準面Ｄ_Ｃに
向かっての、および、そこからの距離を示す第２基準距
離と比較される。識別特性信号によって表わされる距離
が第１基準距離より短く、第２基準距離よりは長い場合
には、ロータがスパッド上にすえ付けてあるが、ロータ
のカバーＣが存在しないことを意味する。ロータ存在し
ないか、あるいは、カバーがロータ上にない場合には、
遠心分離機は作動できない。識別特性信号によって表わ
される距離が第１、第２の基準距離よりも短い場合に
は、認識プログラムが継続させられる。

ロータを識別するために、各修正識別特性信号はコンパ
レータによって比較される（タイプＳ_Ｃの修正識別特性
信号を発生する）。ここで、この遠心分離機で使用され
るすべてのロータが対称的であり、好ましい場合には呼
び掛け位置が軸線ＶＣＬに対して対称となっているの
で、実際には、軸線の各側で１つずつ、未知のロータに
ついての２種類の読み取りが行われるということに注目
されたい。これは各読み取りの際にチェック機能を果た
す。それ故、真理値表は比較の根拠として使用される基
準面Ｄ_Ｓと一緒に第４図と関連して説明したものと同様
の要領で作成される。

これらの動作から生じた、表に記載されている最終識別
特性信号パターンはライブラリと比較されてロータの種
別を示すインディケータ信号を発生する。

ひとたびロータの種別がわかったならば、トランスジュ
ーサから特定のロータのノブＫの頂点までと、およびそ
の頂点から戻る識別済みの距離と等しい基準値がメモリ
から得られる。次いで、呼び掛け位置Ｇでの修正識別特
性信号がこの基準距離と比較される。修正識別特性信号
によって表わされる距離がこの基準距離よりも短い場合
には、ロータがスパッドに正しく取り付けられていない
と判断される。この状態では遠心分離機は始動を禁止さ
れる。修正識別特性信号によって表わされる距離がこの
基準距離より長いかあるいは等しい場合には、ロータが
正しくすえ付けられており、遠心分離機の作動を開始で
きる。

別の実施例としては、対になった送信機と受信機（単一
のトランスジューサとして一体化されているかいないか
を問わず）を遠心分離機１０内の任意数の固定位置、た
とえば、ドア２４の底壁上の固定位置に設けてもよい。
このような一対の付加的な送受信機は第１図に符号５
０′で示すハウジング内に設けられる。各送受信機対は
所定の半径方向位置でロータに呼び掛けを行って各対か
らの識別特性信号を発生するように配置してある。複数
のトランスジューサを用いるこのような配置はヒンジ式
のドアを用いる場合に特に適している。

また、遠心分離機内で関節運動可能なジョイント５４を
備えたブラケット５２（第１図）上の所定位置に単一の
送信機３６を取り付け、それによって、送信機からの呼
び掛け角度を変えてロータ表面の種々の位置に呼び掛け
を行えるようにすることも本発明の意図範囲内にある。
対応する受信機３８はそれが送信機に追従できるように
関節運動可能なジョイント５４を備えた同様の適当なブ
ラケット５２上に設けるとよい。あるいは、複数の受信
機３８を各呼び掛け角度で送信機から発信されるエネル
ギに応答できるように遠心分離機に固定してもよい。さ
らに、関節運動可能に装着した受信機を備えた複数の固
定送信機３６を用いてもよく、これも本発明の意図範囲
内にある。

送受信機の数、作動モード、作動周波数、それぞれの動
作の持続時間および任意他の関連した作動パラメータは
便利なように選定することができ、これも本発明の意図
範囲内にあることは了解されたい。

ここに記載した本発明の機能要素（４０、４１、４２、
４６、４８を含む）は任意適当な様式で構成し得る。こ
れらの要素は、好ましくは、説明した機能を果たせるよ
うに配置した電子装置である。これらの要素は、プログ
ラムに従って作動するマイクロプロセッサ・ベースのシ
ステムを含めて任意適当な形態で構成し得る。

また、本発明をロータの上面で呼び掛けを行うように説
明してきたが、他の面での呼び掛けも可能であり、これ
も本発明の意図範囲内にある。

ロータ認識の精度を高めるためには、検出された識別特
性信号または識別特性信号パターンとライブラリに記憶
された基準識別特性信号または識別特性信号パターンと
の間のやりとりが複数の呼び掛け点のうちのいくつかの
所定のサブセット（部分集合）についての所定のエラー
範囲内で生じる必要がある。たとえば、ロータがチャン
バ内の８つの半径方向位置の各々で呼び掛けられた場
合、戻り信号の応答時間は、システムが未知のロータの
種別についての結論を表わすインディケータ信号を発生
する前に８つのうち５つ未満のの呼び掛け点での予想応
答時間の或る所定のパーセンテージ（普通は、２．５
％）内になければならない。

この認識装置は遠心室またはボウル内に取り付けた特定
のロータに関してさらに有用な情報を提供するに充分な
感度を持つ。たとえば、或るロータの呼び掛けによって
生じた識別特性信号または識別特性信号パターンは、ロ
ータのカバーＣが所定位置にないか、そこにしっかり取
り付けてないか、あるいは、ロータが駆動スピンドル１
８上にしっかり取り付けてないかを示すことができる。

上述したような本発明の教示の利益を享受する当業者は
それについて種々の変更をなし得る。これらの変更が添
付の請求の範囲の欄に定義した本発明の範囲内に留まっ
たまま実施し得ることは了解されたい。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも回転軸に直角な上部水平面を有
する軸対称の複数のロータ要素のうちの任意の１つを受
け入れるための取り付け手段を内蔵したチャンバを有
し、その取り付け手段に複数のロータ要素から選択され
た一つのロータ要素を装填して、当該ロータ要素を遠心
分離機内において回転する遠心分離機であって、前記取り付け手段の上方に配置され、該取り付け手段に
装填されたロータ要素の表面上の複数の箇所に向けて下
方に呼び掛けエネルギ・パルスを順次放出するように作
動する送信機と、該送信機と協動するように関連づけて配置されて前記ロ
ータ要素の表面から反射した前記呼び掛けエネルギ・パ
ルスを検出して各々の呼び掛けエネルギ・パルスが移動
した距離に対応する経過時間を表す複数の識別特性信号
の列を発生する受信機と、前記ロータ要素の半径方向に沿って予め定めた複数の箇
所で反射した前記呼び掛けエネルギ・パルスに応答して
前記受信機から発生された前記複数の識別特性信号を、
前記阜複数のロータ要素のうち、上部水平面が前記送信
機から最も離隔しているロータ要素の当該上部水平面よ
りもさらに前記送信機から離隔している所定の基準面と
該送信機との間、および、この所定の基準面と前記受信
機との間の合計距離を移動する呼び掛けエネルギ・パル
スの経過時間を表す基準信号と順次比較して、前記識別
特性信号の例に対応する信号パターンを出力する信号発
生手段と、前記複数のロータ要素の各々に対応する信号パターンを
格納したライブラリ手段と、前記信号発生手段から出力された信号パターンを前記ラ
イブラリ手段に格納された信号パターンと比較して遠心
分離機内に装着されているロータ要素の種別を示す種別
識別信号を発生する比較手段とを具備したことを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】請求項１に記載の遠心分離機において、前
記チャンバは所定のターゲット面を有し、所定の既知の
合計基準距離が基準位置にいるときの前記送信機から該
ターゲット面までの距離と該ターゲット面から前記受信
機までの距離の合計で定められ、該送信機は該ターゲッ
ト面に向かって第１のエンエルギ・パルスを放出して該
ターゲット面からの反射が該受信機によって検出されて
該受信機により前記基準信号が発生されることを特徴と
する遠心分離機。
【請求項３】請求項１または２のいずれかに記載の遠心
分離機において、前記呼び掛けエネルギ・パルスが前記
取り付け手段上に取り付けられた前記ロータ要素の表面
上の少なくとも第１点に向けて送られ、当該表面からの
反射が前記送信機からの発信に続く所定の時間内で前記
受信機によって検出されないときは、識別特性信号は呼
び掛けエネルギ・パルスの移動した距離が所定の基準距
離よりも長いという情報を含むことを特徴とする遠心分
離機。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の遠心
分離機において、前記ライブラリ手段は各々ある特定の
ロータ要素を表す複数の信号パターンの真理値表を格納
し、前記比較手段は前記信号発生手段から出力された前
記信号パターンを前記真理値表と比較して前記種別識別
信号を発生することを特徴とする遠心分離機。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかに記載の遠心
分離機において、前記呼び掛けエネルギ・パルスが前記
取り付け手段に向けて送られ、該取り付け手段からの反
射エネルギ・パルスを前記受信機が検出して、前記識別
特性信号が前記取り付け手段へのロータ要素の装着の有
無についての情報を含むことを特徴とする遠心分離機。
【請求項６】請求項１ないし４のいずれかに記載の遠心
分離機であって、前記呼び掛けエネルギ・パルスが前記
ロータ要素に向けて送られる基準信号において、前記識
別特性信号に応答して該識別特性信号を予め定めた基準
距離を表す信号と比較する手段をさらに包含し、その比
較結果が前記取り付け手段へのロータ要素の装着の有無
を示すことを特徴とする遠心分離機。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれかに記載の遠心
分離機であって、前記ロータ要素が蓋を包含し、前記呼
び掛けエネルギ・パルスが該ロータ要素に向けて送ら
れ、前記識別特性信号に応答して該識別特性信号を予め
定めた基準距離を表す信号と比較する手段を包含し、そ
の比較結果が前記ロータ要素上に前記蓋が存在するか否
かを示すことを特徴とする遠心分離機。
【請求項８】請求項１ないし４のいずれかに記載の遠心
分離機において、第２の受信機をさらに包含し、この第
２の受信機が前記送信機と協動して該第２の受信機と前
記ロータ要素の表面上の少なくとも第２点との間の距離
を表す第２の識別特性信号を発生し、第１の受信機と前
記ロータ要素の表面上の少なくとも第１点との間の距離
を表す第１の識別特性信号と前記第２の識別特性信号と
により前記信号パターンを形成することを特徴とする遠
心分離機。
【請求項９】請求項１ないし４のいずれかに記載の遠心
分離機において、第２の送信機と第２の受信機をさらに
包含し、これら第２の送信機と第２の受信機とが協動し
て第２受信機と前記ロータ要素の表面上の少なくとも第
２点との間の距離を表す第２の識別特性信号を発生し、
第１の受信機と前記ロータ要素の表面上の少なくとも第
１点との間の距離を表す第１の識別特性信号と前記第２
の識別特性信号とにより前記信号パターンを形成するこ
とを特徴とする遠心分離機。
【請求項１０】請求項１ないし４のいずれかに記載の遠
心分離機において、前記ロータ要素の表面を横切る所定
経路に沿って前記送信機と前記受信機とを移送して、前
記ロータ要素の表面上の複数の点の各々から識別特性信
号を発生させる手段をさらに包含することを特徴とする
遠心分離機。
【請求項１１】請求項１ないし４のいずれかに記載の遠
心分離機において、前記送信機および前記受信機は送信
機および受信機として時間的に交互に作動する単一の装
置で構成されていることを特徴とする遠心分離機。