JP2015104699A - 遠心機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータ室が真空とされる遠心機において、処理後の試料取り出し作業を効率的に行う。【解決手段】この遠心機１は、遠心分離処理の対象となる試料を保持して回転するロータ２と、ロータ２を収容し密閉空間を画定するロータ室４を具備する。ロータ室４へロータ２や試料の出し入れを行うために上側の開口部に開閉可能なドア５が設けられ、ドア５が閉じた状態でロータ室４を減圧する２つの真空ポンプ（油回転真空ポンプ６と油拡散真空ポンプ７）が設けられる。この遠心機１においては、ロータ室４が大気圧となった場合（ドア５を開けることが可能となった場合）に、報知手段によってその旨が報知される。この報知手段としては、表示部が用いられる。【選択図】図１

Description

本発明は、試料が装着されたロータを真空中で高速で回転させる遠心機（遠心分離機）に関する。

高速回転時の遠心力によって密度の異なる物質を分離あるいは分析するために、遠心機（遠心分離機）が用いられている。遠心機においては、ロータを回転させるモータの回転速度（回転数：ｒｐｍ）が定められ、ロータに試料が装着された状態で、所定の時間だけこの回転数でロータが回転し、この間に試料には強い遠心力が加わる。この際の遠心力（遠心加速度）は、重力加速度Ｇを単位として数万Ｇ以上となる場合もあり、この場合には、ロータの回転数は１０万ｒｐｍ以上とされる場合もある。この回転数が４万ｒｐｍ以上となる超高速の遠心機（超遠心機）においては、ロータの回転運動に伴う風損（ロータとその周りの空気との間の摩擦等による回転運動に対する阻害要因）によって、ロータ及び試料が発熱する、あるいは所望の回転速度を得ることが困難である、等の問題が発生する。

このため、超遠心機においては、ロータが設置されたロータ室は厚い鋼板のドアで封止され、高真空に排気される。このドアは、水平方向にスライドしてその開閉動作が行われる。作業者は、このドアを開けた状態でロータに試料を装着し、その後でドアを閉めてからロータ室を真空排気した後に、モータを回転させることによって、遠心分離処理が行われる。その後、ロータが停止した後に、リークバルブを開けてロータ室に大気を導入して大気圧とした後で、作業者がドアを開けて試料が取り出される。

こうした構成の遠心機の構造は、例えば特許文献１に記載されている。ロータ室には、バルブを介して真空排気系が接続され、ロータ室の真空度（圧力）を計測するための真空計も設けられる。これによって、ロータ室が高真空となったのを確認してからモータを回転させ、遠心分離処理を開始させることができる。

真空排気系（真空ポンプ）は、主ポンプとなる高真空用の油拡散真空ポンプと、油拡散真空ポンプを排気する低真空用の補助ポンプとが組み合わされて構成される。ロータ室には、主バルブを介して油拡散真空ポンプが接続され、油拡散真空ポンプの排気口に補助ポンプが接続される。また、補助ポンプは、油拡散真空ポンプの排気口とロータ室を切り替えて排気できるように設けられる。この構成により、ロータ室が大気圧の状態からの排気は補助ポンプのみを用いて行い、これによってロータ室の圧力が２０Ｐａ以下（中真空）となった場合に、高真空用の油拡散真空ポンプでロータ室を排気し、かつ油拡散真空ポンプの排気口を補助ポンプで排気し、ロータ室を高真空まで排気することができる。

ここで、油拡散真空ポンプにおいては、拡散油を貯留するボイラがヒータによって加熱され、気化した拡散油蒸気を排気対象となる気体分子と共に排気方向にジェット流として噴射させることによって排気が行われる。噴射された拡散油蒸気は冷却器で冷却されることによって液化し、再びボイラに導かれる。特許文献１に記載の技術においては、このボイラの温度が温度センサによって管理されることによって、真空排気系の状態が適正に維持され、真空排気性能を安定して高く維持し、遠心機の信頼性を高めることができる。

また、特許文献２に記載の技術においては、真空計で計測されたロータ室の真空度（圧力）に応じて油回転真空ポンプの動作を制御することによって、ロータ室の真空度を適正にすると共に、遠心機全体の消費電力を低減することができる。

特開２００１−１０４８２６号公報 特開２００８−２３４７７号公報

上記の遠心機において、遠心分離処理が終了した際には、リークバルブを開け、ロータ室が大気圧となってから、作業者がドアを開け、試料がロータ（ロータ室）から取り出される。この際、ドアの開閉は一般には手動で行われる。また、このドアは、前記の通り厚く重い鋼板で構成され、かつこのドアが真空と大気とを仕切る壁となっているため、ロータ室と大気との圧力差が少しでもある場合には、手動でドアを開けることは実質的に不可能である。ロータ室に導入されるのは大気であるため、ロータ室の圧力が大気圧を超えることはないが、このために、作業者がドアを開けるためには、ロータ室の圧力と大気圧とが等しくなるまで待つ必要があった。

一般に、リークバルブが開いてからロータ室が大気圧となるまでには２０〜４０ｓｅｃ程度の時間を要するが、この時間は、例えば使用するロータの種類等にも依存し、必ずしも一定ではない。このため、作業者がドアを開けるタイミングを判断することが困難であり、ロータ室がまだ大気圧となっていない間に作業者が誤ってドアを開ける操作を行うことがあった。あるいは、リークバルブを開けてからロータ室が確実に大気圧となる時刻まで充分に長時間待つことが必要であった。

このため、ロータ室が真空とされる遠心機において、処理後の試料取り出し作業を効率的に行うことは困難であった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記の問題点を解決する発明を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の遠心機（遠心分離機）は、ロータと、該ロータを収納し密封可能とされたロータ室と、前記ロータを回転駆動する駆動部と、前記ロータ室内を減圧する真空ポンプと、前記ロータ室の減圧状態を検出するための真空センサと、運転条件が入力される操作部と、該操作部から入力された運転条件によって前記駆動部を制御する制御部とを備えた遠心機において、前記制御部が、前記ロータ室内が大気圧になったと判定した場合に、報知手段を用いて報知することを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記制御部は、前記真空センサの出力信号から、前記ロータ室内が大気圧になったと判定することを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記制御部は、前記真空センサからの出力電圧の時間変化が予め定められた値よりも小さくなった場合に、前記ロータ室が大気圧となったと判定することを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記報知手段は、前記報知の際に音を発することを特徴とする。
本発明の遠心機は、運転状況を表示する表示部を具備することを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記表示部が前記報知手段として用いられることを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記表示部において、配列された３つ以上の発光部が設けられ、減圧中における前記ロータ室の真空度が、真空度が高まるに従って、前記発光部が配列の一方の側から他方の側に向かって順次点灯することによって表示され、前記ロータ室に大気が導入されてから前記報知がなされるまでの間において、前記発光部のうちの一つが配列の前記他方の側から前記一方の側に向かってサイクリックに移動して点灯することを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記ロータ室に大気が導入されてから前記報知がなされるまでの間において、前記発光部のうちの一つの点灯の移動は、一定の時間間隔で、あるいは前記ロータ室の圧力の上昇に応じて行われることを特徴とする。
本発明の遠心機は、開閉可能であり閉じた状態において前記ロータ室を密封するドアと、前記ドアが閉じた状態において前記ドアを固定するロック機構とを具備し、前記駆動部及び前記ロータが停止し、前記ロック機構が解除され、かつ前記ロータ室が大気圧になったと判断された際に、前記報知がなされることを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記真空ポンプの運転を制御する真空ボタンを備えることを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記制御部は、前記ロータが回転している場合は、前記真空ボタンが操作されても、前記真空ポンプの運転を停止させないように制御することを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記制御部は、前記真空ボタンが操作されたら、操作表示部から入力された設定温度での温度制御をやめるように制御することを特徴とする。

本発明は以上のように構成されているので、ロータ室が真空とされる遠心機（遠心分離機）において、処理後の試料取り出し作業を効率的に行うことができる。

本発明の実施の形態となる遠心機の主に構造を示す断面図である。 本発明の実施の形態となる遠心機の主に制御系の構成を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態となる遠心機の操作表示部（ＬＣＤ）における表示画面の一例である。 本発明の実施の形態となる遠心機において、ロータ室を真空排気中である場合におけるＬＣＤの真空表示部を示す図である。 本発明の実施の形態となる遠心機において、遠心分離処理を終了し、作業者がドアを開けるまでの動作を示すフローチャートである 本発明の実施の形態となる遠心機において、エアリークバルブを開けてからの真空計の出力電圧の時間変化の一例を示す図である ロータ室に大気導入中の場合（ａ）、その後でロータ室が大気圧となったと認識された場合（ｂ）、におけるＬＣＤの真空表示部を示す図である。

本発明の実施の形態に係る遠心機（遠心分離機）について説明する。図１は、この遠心機１の構造を主に説明するための断面図である。この遠心機１は、遠心分離処理の対象となる試料を保持して回転するロータ２と、ロータ２を収容し密閉空間を画定するロータ室４を具備する。ロータ室４へロータ２や試料の出し入れを行うために上側の開口部に開閉可能なドア５が設けられ、ドア５が閉じた状態でロータ室４を減圧する２つの真空ポンプ（油回転真空ポンプ６と油拡散真空ポンプ７）が設けられる。作業者による遠心分離条件の設定操作を受け付けると共に、作業者に対して運転状態等の各種情報を表示する操作表示部８も設けられる。また、モータを具備しロータ２を回転させる駆動部９がロータ室４の下側に設けられる。

ロータ室４には、減圧されたロータ室４に対して空気の流入を行うための開閉動作が行われるエアリークバルブ１０と、ロータ室４内部の圧力（真空度）を測定する真空センサ１１と、ロータ２の回転速度を測定する回転センサ１３が接続される。また、ロータ室４内において、ロータ２を囲んでボウル３が設けられ、ボウル３を冷却または加熱することで間接的にロータ２の温度制御を行うサーモモジュール１４が設けられる。制御部１２は、操作表示部８と接続されることによって各種の設定条件を受け付け、かつ各種情報を操作表示部８に表示させる。制御部１２は、２つの真空ポンプの制御も行う。

ロータ室４の下部には、ロータ室４の内外を連通する貫通孔が設けられ、駆動部９から延びるシャフトケース９ａ内を通る回転軸９１（図２参照）がシャフトケース９ａと共に貫通孔を貫通し、さらに回転軸９１の先端の嵌合部９ｂにロータ２が取り付けられる。なお、貫通孔においてシャフトケース９ａは図示せぬシール部材によってシールされるため、ロータ室４の気密性が保持できる。ロータ２には、試料が入ったチューブ等を挿入するための孔２ａが複数形成される。ロータ２は、ロータ室４内で毎分４万回転以上で回転することができ、この遠心機１では、駆動部９の回転速度は、例えば最高で毎分１０万回転とすることができ、この回転によって発生する遠心力により試料が遠心分離される。ここで、大気圧下でロータ２が高速回転すると、風損によりロータ２が発熱し、かつ空気抵抗がロータ２の高速回転の障害となる。このため、ロータ２を高速で回転させる場合は、ロータ室４内を減圧状態にし、風損を抑制することが重要である。

ロータ室４内を減圧するために、２つの真空ポンプ（油回転真空ポンプ６、油拡散真空ポンプ７）が設けられる。油拡散真空ポンプ（ＤＰ）７は、吸引側が真空配管２１によりロータ室４に接続され、排出側が真空配管（真空ホース）２２を介して油回転真空ポンプ（ＲＰ）６の吸引口に接続される。油拡散真空ポンプ７は内部に液体の油を備え、この油の内部での蒸発・凝縮によってロータ室４内の空気を排出させる公知の装置である。この構成においては、ロータ室４を減圧させる真空ポンプとして、油拡散真空ポンプ７と油回転真空ポンプ６を直列に接続している。これは、油回転真空ポンプ６だけで要求される真空度（例えば１Ｐａ以下）とするには長時間を要するためである。一方、油拡散真空ポンプ７を動作させるためのある程度の背圧（臨界背圧：２０Ｐａ程度）が必要であり、臨界背圧を得るための補助ポンプが必要とされ、単独での使用が難しい。そこで油回転真空ポンプ６を油拡散真空ポンプ７の補助ポンプとして機能させることによって、短い時間でロータ室４内を必要とされる真空度まで減圧することができる。油回転真空ポンプ６の排出側には、排気に含まれるオイルミストを補足するためのオイルミストトラップ６１が設けられる。

制御部１２は、遠心機１の全体の制御をするために設けられ、マイクロコンピュータや、ＲＯＭ／ＲＡＭ等の記憶装置を含んで構成される。制御部１２には図示しない信号線により真空センサ１１および回転センサ１３の信号が入力し、制御部１２は、駆動部９の回転制御や、油回転真空ポンプ６の起動・停止制御、油拡散真空ポンプ７の起動・停止制御、サーモモジュール１４の冷却・加熱制御、操作表示部８への情報の表示と入力データの取得、エアリークバルブ１０の開閉等の制御等を行う。

図２は、この遠心機１における制御系統の構成を模式的に示す図である。ここでは、主に制御系統の構成が主に示され、各部の構造は模式的に示されているため、各部の形状は図１とは異なって示されている。ロータ室４には、閉じた状態でドア５を固定するロック機構１５が設けられている。また、ロータ室４には、ロータ２の温度を測定するロータ温度センサ（図示せず）も設けられている。

駆動部９において用いられるモータとしては、例えばＵ、Ｖ、Ｗ配線がスター結線された固定子界磁巻線が用いられた３相ブラシレスモータが用いられる。この固定子界磁巻線の電流が制御部１２によって制御されることによって、回転軸９１の回転速度（回転数）が制御される。この制御の際には、回転センサ１３の出力が用いられる。

ロータ室４を排気するための真空排気系（真空ポンプ）４０は、前記の油回転真空ポンプ６、油拡散真空ポンプ７を組み合わせて構成され、制御部１２は、これらを制御する。油拡散真空ポンプ吸気口７１は、真空配管２１を介してロータ室４と接続され、油拡散真空ポンプ排気口７２は、真空配管２２を介して油回転真空ポンプ６に接続され、油回転真空ポンプ６によって排気される。油拡散真空ポンプ７においては、円筒部７３中に、拡散油７４を溜めたボイラ７５が設けられ、ボイラ７５は、ヒータ７６で加熱される。加熱された拡散油７４は蒸気となり、ジェット部（図示せず）によって油拡散真空ポンプ吸気口７１側から排気方向（図２における下方向）に噴出する。この際に拡散油蒸気に気体分子が吸着されることによって、油拡散真空ポンプ排気口７２に向かって排気が行われる。その後、拡散油蒸気は冷却され再びボイラ７５に導かれる。この冷却（空冷）のために、円筒部７３には冷却フィン７７が設けられている。また、ボイラ７５には、その温度を検出するためのボイラ温度センサ７８が設置されている。制御部１２による油拡散真空ポンプ７の制御は、主にボイラ温度センサ７８の出力を元にしてボイラ７５（ヒータ７６）の温度を調整することによって行われる。

油回転真空ポンプ６においては、例えば油内で回転するポンプロータが用いられ、このポンプロータの回転に伴って、ポンプロータ自身あるいはポンプロータに装着された翼を用いて排気を行う。油回転真空ポンプ６の排気能力は０．１〜０．０１Ｐａ程度の高真空域で高く高真空までの排気が可能である一方で、大気圧（１０^５Ｐａ程度）からの排気が困難である。このため、上記のように、油拡散真空ポンプ７と油回転真空ポンプ６とが組み合わせて使用される。

制御部１２には、真空センサ１１、回転センサ１３、ロータ温度センサ、ボイラ温度センサ７８等の出力信号が入力し、これらの出力信号と、作業者による操作に応じて、制御部１２は、駆動部９、ロック機構１５、エアリークバルブ１０、真空排気系４０等の制御を行う。制御部１２には、中央処理装置（ＣＰＵ）１２１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２３が設けられている。中央処理装置１２１は、例えばマイクロコンピュータであり、ＲＯＭ１２２に記憶された制御プログラムを実行する。この際に、一時記憶等のためにＲＡＭ１２３が用いられる。

制御部１２と利用者との間のインターフェースとして、操作表示部８が設けられる。操作表示部８は、作業者の操作を受け付ける操作部８１と、作業者に対して操作内容等の各種情報を表示する表示部８２で構成される。ただし、実際には、操作表示部８（操作部８１、表示部８２）は単一のＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）によって構成され、操作部８１はこのＬＣＤにおけるタッチパネルとして表示部８２と一体化されて構成されている。このＬＣＤを用いて、作業者は、駆動部９におけるモータの回転数、モータの回転時間、ボウル３の温度等を設定することができると共に、これらの実際の状態（運転状況）を確認することができる。また、ＬＣＤにおいて、操作部８１の一部として、駆動部９におけるモータの回転のオン・オフを制御するためのＳＴＡＲＴボタン、ＳＴＯＰボタンをタッチパネルに設けることができる。遠心分離処理は、このモータが回転することによって開始され、その後にこの回転が設定回転数に達し所定時間維持された後に、このモータが再び停止して終了する。

図３は、この操作表示部８（ＬＣＤ）における表示画面の一例である。この中には、回転速度情報表示部Ｌ１、運転時間表示部Ｌ２、ロータ温度情報表示部Ｌ３が設けられている。回転速度情報表示部Ｌ１においては、上段において回転センサ１３で実測された現在の回転数が大きく上段に、作業者によって設定された設定回転数が小さく下段に、それぞれ表示されている。運転時間表示部Ｌ２においては、運転開始時から現在までの経過時間が大きく上段に、作業者によって設定された運転（回転）時間が小さく下段に、それぞれ表示されている。ロータ温度情報表示部Ｌ３においては、現在におけるボウル３の温度が大きく上段に、作業者によって設定された温度が小さく下段に、それぞれ表示されている。作業者が画面上における回転速度情報表示部Ｌ１、運転時間表示部Ｌ２、ロータ温度情報表示部Ｌ３をそれぞれ触れると、各々に０〜９までの数値キーが表示され、これを操作することによって、設定回転数、運転時間、ボウル３の設定温度、をそれぞれ設定することができる。

また、ロータ種表示部Ｌ４には、使用するロータ２の型式（識別記号）が表示される。作業者がロータ種表示部Ｌ４に触れることによって、選択可能なロータ２の型式（識別記号）の一覧が表示され、作業者がこの中から一つを選択して触れることによって、選択がなされる。ただし、ロータ２自身に識別マークを形成し、ロータ室４にこの識別マークを読み取る識別センサを設けることもできる。この場合には、作業者がロータ２を回転軸９１の先端の嵌合部９ｂに装着することによって、制御部１２が自動的にロータ２の種類を認識し、対応する型式（識別記号）をロータ種表示部Ｌ４で表示することもできる。

加減速情報表示部Ｌ５には、運転開始時にロータ２が静止状態から設定回転数に達するまでの回転の加速勾配（ＡＣＣＥＬ）、運転停止時にロータ２が設定回転数から静止状態になるまでの回転の減速勾配（ＤＥＣＥＬ）が、それぞれ数値レベルで対応づけて表示されている。この設定も、作業者が加減速情報表示部Ｌ５における加速勾配、減速勾配がそれぞれ表示された箇所に触れることによって、数値キーを表示させて行うことができる。

上記のとおり、回転速度情報表示部Ｌ１、運転時間表示部Ｌ２、ロータ温度情報表示部Ｌ３、ロータ種表示部Ｌ４、加減速情報表示部Ｌ５は、操作部８１、表示部８２のどちらとしても機能する。

一方、ＳＴＡＲＴボタンＬ６、ＳＴＯＰボタンＬ７は、操作部８１としてのみ機能する。作業者がＳＴＡＲＴボタンＬ６を押すことによって、駆動部９におけるモータ（回転軸９１）は、前記の加速勾配で加速されて設定回転数に達し、この設定回転が維持される整定運転が行われる。その後、前記の設定時間が経過した後に、このモータは前記の減速勾配で減速し、停止状態となり、遠心分離処理が終了する。この間に、加速時あるいは整定運転時に作業者がＳＴＯＰボタンＬ７を押すことによっても、駆動部９におけるモータを停止させることができる。

真空表示部Ｌ８は、ロータ室４の真空度（圧力）を表示している。ここで、真空度は、右側に向かって大きくされた３つの台形の発光部を用いた棒グラフ表示で示される。ここでは、配列された３つの発光部が全て消灯している場合にはロータ室４は大気圧、左側の発光部のみが点灯した場合には低真空（例えば１００Ｐａ以上で大気圧未満）、左側と中央の発光部が点灯し右側の発光部が消灯した場合には中真空（例えば０．１Ｐａ以上で１００Ｐａ未満）、３つの発光部全てが点灯した場合には高真空（０．１Ｐａ未満）とされる。大気圧、低真空、中真空、高真空の識別は、制御部１２が真空センサ１１の出力信号より判定することができる。このため、図４に示されるように、ロータ室４を真空排気系４０で排気中の場合には、真空表示部Ｌ８における３つの発光部は左側（一方の側）から右側（他方の側）に向かって順に点灯し、最後に全部点灯する。

遠心分離処理は高真空（３つの発光部全てが点灯した状態）でのみ行うことが好ましい。このため、制御部１２は、ロータ室４が高真空であると認識された場合でなければ、ＳＴＡＲＴボタンＬ６が押された場合においても駆動部９におけるモータの回転を一定回転数以下（例えば４０００ｒｐｍ）までしか上がらないように制御し、真空度が一定以上（圧力が所定の値以下）になったら設定回転速度までロータを回転させるように制御することができる。また、ロータ温度情報表示部Ｌ３で表示されたボウル３の温度が設定温度に近づいた場合、かつＳＴＡＲＴボタンＬ６が押された場合に駆動部９におけるモータを回転させるように制御することもできる。

また、真空表示部Ｌ８はタッチパネルとされ、真空排気系４０のオン・オフスイッチ（真空ボタン）も兼ねている。すなわち、真空表示部Ｌ８も、操作部８１、表示部８２のどちらとしても機能する。ロータ室４が真空排気系４０で排気されていない時に作業者が真空表示部Ｌ８に触れると、前記のように真空排気系４０を用いて、ロータ室４の排気が行われる。この動作は、通常は作業者が試料をロータ２に装着し、ドア５を閉じた後に行われる。このため、制御部１２は、閉じたドア５がロック機構１５で固定された場合においてのみ、この真空排気動作を開始する設定とすることができる。また、通常は、この動作の後にロータ室４が高真空となったのを作業者が確認した後に、ＳＴＡＲＴボタンＬ６の操作によって遠心分離処理が開始される。

遠心分離処理が終わりロータ２が停止したら、制御部１２は、ロータ室４の真空排気系４０による排気を終了させ、エアリークバルブ１０を開け、ロータ室４に大気を導入する設定とすることができる。あるいは、ＳＴＯＰボタンＬ７が押された場合にも駆動部９におけるモータを停止させ、その後で同様の制御をすることができる。また、ロータ室４が高真空となった後に自動的にこのモータを所定の時間だけ回転させ、その後で停止させ、同様の制御をすることもできる。この際、エアリークバルブ１０を開く前に、ロック機構１５を解除することが好ましい。これらの動作を、自動的にではなく、作業者が操作部８１を操作することによって順次行わせることもできる。この場合、ロータ室４の真空排気中に真空表示部Ｌ８が押された場合に、真空排気系４０による排気を停止し、代わりにエアリークバルブ１０を開く設定とすることもできる。なお、制御部１２はロータ２が回転していると判断した場合は、真空表示部Ｌ８（真空ボタン）が押されても、エアリークバルブ１０を開放しないように制御する。更に、ロータ２が停止して真空表示部Ｌ８が押された場合は、エアリークバルブ１０を開放して、ロータ室４の温度制御も停止させる、あるいは、ロータ室を室温と同じ温度になるように温度に制御することもできる。

その後、ロータ室４が大気圧となった後に、作業者はドア５を開け、試料をロータ２（ロータ室４）から取り出すことができる。ただし、ロータ室４が大気圧に達した後でないと、作業者が重いドア５を横方向にスライドさせてこれを開けることは不可能である。上記の遠心機１においては、この際の作業者がドア５を開けるタイミングが、表示部８２によって適切に指示される。

以下では、このように遠心分離処理を終了し、作業者がドア５を開けるまでの動作について説明する。図５は、この際の動作を示すフローチャートである。ここでは、ＳＴＯＰボタンＬ７が押された（Ｓ１）以降の動作が記載されている。

ＳＴＯＰボタンＬ７が押されたことにより、制御部１２は、駆動部９におけるモータの動作電流を、ＤＥＣＥＬで設定された減速勾配をもって停止する方向に制御する（Ｓ２）。これによって、モータの回転軸９１及びロータ２の回転は停止する（Ｓ３）。制御部１２は、回転センサ１３の出力より、ロータ２が完全停止したことを認識することができ、回転速度情報表示部Ｌ１における現在の回転数に０（ｒｐｍ）を表示させる。

その後、制御部１２は、ロック機構１５を解除し、閉じたドア５の固定を解除する（Ｓ４）。ただし、この状態ではドア５の内外で大気圧に相当する大きな圧力差が存在するために、作業者がドア５を開けることは実質的には不可能である。このため、ドア５が閉じた状態が維持される。

次に、ロータ室４の真空の解除をするために、制御部１２は、エアリークバルブ１０を開け、ロータ室４に大気を導入する（Ｓ５）。前記の通り、この動作は、真空表示部Ｌ８が押されたことによって行われる設定とすることもできる。ただし、ロータ室４内が大気圧となるためには、エアリークバルブ１０が開いてからある程度の時間を要する。この時間は、ロータ室４内の空間の容積等に依存するため、使用されたロータ２の種類等にも依存し、一定ではない。
ただし、制御部１２は、ロータ２が回転していると判断した場合は、真空表示部Ｌ８（真空ボタン）が押されても、エアリークバルブ１０を開放しないように制御する。更に、ロータ２が停止して真空表示部Ｌ８が押された場合は、エアリークバルブ１０を開放し、ロータ室４の温度制御も停止させる、あるいは、ロータ室を室温と同じ温度になるように温度制御することができる。

このため、制御部１２は、真空センサ１１の出力電圧（真空度検出電圧）をモニターする。ここでは、ピラニゲージが真空センサ１１として特に好ましく用いられる。ピラニゲージにおいては、細い白金のフィラメントに電流が流れた際に発熱し、その放熱が周囲の圧力（真空度）によって変わり、フィラメントの電気抵抗が圧力（真空度）に依存することを利用して圧力が検出される。図６は、エアリークバルブ１０を開けてからのフィラメント電圧（真空度検出電圧）の時間変化の一例を示す図である。図６において、ａの時点でエアリークバルブ１０が開き、大気が導入されている。これによって、ｂの区間で圧力は単調に上昇を続け、真空度検出電圧は単調に増大する。ここでエアリークバルブ１０から導入されるのは大気であるために、最終的には、ｃの区間以降において、圧力が大気圧となった後にはこの圧力（真空度検出電圧）は増大せず一定となる。このため、ロータ室４が大気圧となった否かは、この真空度検出電圧の値あるいは真空度検出電圧の時間変化量によって判定することができる。ただし、大気圧は厳密には環境等によって変動するため、大気圧となったか否かを真空度検出電圧の値（絶対値）で判定するよりも、真空度検出電圧の時間変化量が充分に小さくなったか否かによって大気圧となったか否かを判定する方が、好ましい。この場合には、一定時間経過後の真空度検出電圧の変化が零となったと判定されるｄの時点で、ロータ室４が大気圧となったと判定することができる。この一定時間は、判定が充分に可能な範囲で短く設定することができる。

このため、制御部１２は、エアリークバルブ１０を開けた後で、真空センサ１１の出力電圧をＡ／Ｄ変換してこの時間変化（増加率）をモニターする（Ｓ６）。このモニター間隔は、前記の一定時間とすることができる。この場合、ｎ回目の出力電圧Ｖ_ｎとその直前の出力電圧Ｖ_ｎ−１の差Ｖ_ｎ−Ｖ_ｎ−１の差が、予め設定された微少な値δよりも小さくなっているか否かを調べ（Ｓ７）、小さくなった場合には、区間ｃに到達し、待ち時間が経過した（ロータ室４が大気圧となった）と判定する（Ｓ８）。

この判定により、制御部１２は、ドア５を開けることができる状態に達した旨（ＤＯＯＲ ＯＰＥＮ）を表示部８２に表示させる（Ｓ９）。作業者は、これを見て、ドア５を開けることができる。すなわち、この遠心機１においては、ロータ室４が大気圧となった場合（ドア５を開けることが可能となった場合）に、報知手段によってその旨が報知される。この報知手段としては、表示部８２が用いられる。この際、制御部１２は、ロータ室４が大気圧となっただけではなく、安全のために、駆動部９におけるモータ及びロータ２が完全に停止し、かつロック機構１５が実際に解除されたと確認された場合にのみドア５を開けることができる状態に達した旨を表示させることが好ましい。

上記の動作において、エアリークバルブ１０から大気導入中であり真空センサ１１の検出電圧をモニター中である場合（Ｓ６、Ｓ７）、ロータ室４が大気圧であると認識されドア５を開けることができる状態に達した旨を表示（報知）させる場合（Ｓ９）、のそれぞれにおける表示部８２（真空表示部Ｌ８）の画面の一例を図７（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す。

真空センサ１１の出力電圧をモニター中（Ｓ６、Ｓ７）においては、図７（ａ）に示されるように、３つの発光部のうちの一つが、右側（他方の側）から左側（一方の側）に向かって一定間隔でサイクリックに点灯する。すなわち、この状態においては、３つの発光部のうちのどれか一つのみが点灯した状態となるように、点灯した発光部が右から左に向かって見かけ上移動する。この移動の時間間隔は、例えば前記の出力電圧の比較（Ｓ７）の間隔とすることができる。この動きは、点灯する発光部の数が増加していく前記の真空排気の際の動きとは異なる。特に、右側の発光部のみが点灯した状態（図７（ａ）上段）、中央の発光部のみが点灯した状態（図７（ａ）中段）は、真空排気時には存在しない状態であるため、作業者は、この画面を見て、現在ロータ室４への大気の導入中である旨を容易に知ることができる。この場合には、現時点でどの発光部が点灯しているかは現時点でのロータ室の圧力とは無関係となるが、ロータ室４への大気導入中であり、待機すべき状態であることが作業者にとって明らとなる。

また、真空センサ１１の出力電圧から算出された真空度（圧力の上昇）に応じて図７（ａ）に示されるように点灯する発光部を移動させてもよい。この場合には、図４に示された真空排気中の表示と類似するが、図７（ａ）の場合には、点灯する発光部が常時一つである点が図４の場合と異なるため、作業者は、現在ロータ室４への大気導入中であることを容易に識別できる。

ロータ室４が大気圧となったと判定され（Ｓ８）、ドア５を開けることができる状態に達した場合（Ｓ９）には、図７（ｂ）に示されるように、真空表示部Ｌ８における３つの発光部はいずれも消灯し、その上側に「ＤＯＯＲ ＯＰＥＮ」と表示される。

このように、単純な構成の真空表示部Ｌ８を用いて、ロータ室４を真空排気する際の真空度と、ロータ室４に大気を導入してドア５を作業者に開けさせるまでの状況とを、共に表示することができる。ここで、上記の真空表示部Ｌ８においては、３つの発光部が用いられたが、３つ以上であれば同様の表示が可能である。

更に、上記の例では、上記のとおりに真空表示部Ｌ８を用いてロータ室４に大気導入中である旨及びドア５を開けることができる旨が表示部８２（報知手段）によって表示されたが、代わりに他の報知手段を用いる、あるいは他の報知手段を併用することもできる。他の報知手段としては、例えば図２におけるスピーカ９０から信号音を発することができる。更に、他の形態のものを代わりに用いる、あるいは他の形態のものをこれらと併用することもできる。

また、上記の例では、真空排気系４０として、油拡散真空ポンプ７と油回転真空ポンプ６を用いたが、同様に制御部１２等によって制御が行える限りにおいて、他種類の真空ポンプをいることもできる。真空センサ１１についても、その出力を電圧として検出できるものであれば、同様にこの電圧の変化率を調べることによって、ロータ室が大気圧となったことを検知することができる。この点について、上記の例ではこの検出電圧が圧力の上昇と共に増大したが、検出電圧が圧力の上昇と共に減少する場合でも、検出電圧の時間変化が小さくなったことによってロータ室が大気圧となったことを検知することができる。

１ 遠心機（遠心分離機）
２ ロータ
２ａ 孔
３ ボウル
４ ロータ室
５ ドア
６ 油回転真空ポンプ
７ 油拡散真空ポンプ
８ 操作表示部
９ 駆動部
９ａ シャフトケース
９ｂ 嵌合部
１０ エアリークバルブ
１１ 真空センサ
１２ 制御部
１３ 回転センサ
１４ サーモモジュール
１５ ロック機構
２１、２２ 真空配管（真空ホース）
４０ 真空排気系（真空ポンプ）
６１ オイルミストトラップ
７１ 油拡散真空ポンプ吸気口
７２ 油拡散真空ポンプ排気口
７３ 円筒部
７４ 拡散油
７５ ボイラ
７６ ヒータ
７７ 冷却フィン
７８ ボイラ温度センサ
８１ 操作部
８２ 表示部（報知手段）
９０ スピーカ（報知手段）
９１ 回転軸
１２１ 中央処理装置（ＣＰＵ）
１２２ ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）
１２３ ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）
Ｌ１ 回転速度情報表示部
Ｌ２ 運転時間表示部
Ｌ３ ロータ温度情報表示部
Ｌ４ ロータ種表示部
Ｌ５ 加減速情報表示部
Ｌ６ ＳＴＡＲＴボタン
Ｌ７ ＳＴＯＰボタン
Ｌ８ 真空表示部（真空ボタン）

Claims (12)

1. ロータと、
   該ロータを収納し密封可能とされたロータ室と、
   前記ロータを回転駆動する駆動部と、
   前記ロータ室内を減圧する真空ポンプと、
   前記ロータ室の減圧状態を検出するための真空センサと、
   運転条件が入力される操作部と、
   該操作部から入力された運転条件によって前記駆動部を制御する制御部とを備えた遠心機において、
   前記制御部が、前記ロータ室内が大気圧になったと判定した場合に、報知手段を用いて報知することを特徴とする遠心機。
2. 前記制御部は、前記真空センサの出力信号から、前記ロータ室内が大気圧になったと判定することを特徴とする請求項１記載の遠心機
3. 前記制御部は、前記真空センサからの出力電圧の時間変化が予め定められた値よりも小さくなった場合に、前記ロータ室が大気圧となったと判定することを特徴とする請求項２に記載の遠心機。
4. 前記報知手段は、前記報知の際に音を発することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか1項に記載の遠心機。
5. 運転状況を表示する表示部を具備することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の遠心機。
6. 前記表示部が前記報知手段として用いられることを特徴とする請求項５に記載の遠心機。
7. 前記表示部において、配列された３つ以上の発光部が設けられ、
   減圧中における前記ロータ室の真空度が、真空度が高まるに従って、前記発光部が配列の一方の側から他方の側に向かって順次点灯することによって表示され、
   前記ロータ室に大気が導入されてから前記報知がなされるまでの間において、前記発光部のうちの一つが配列の前記他方の側から前記一方の側に向かってサイクリックに移動して点灯することを特徴とする請求項５又は６に記載の遠心機。
8. 前記ロータ室に大気が導入されてから前記報知がなされるまでの間において、前記発光部のうちの一つの点灯の移動は、一定の時間間隔で、あるいは前記ロータ室の圧力の上昇に応じて行われることを特徴とする請求項７に記載の遠心機。
9. 開閉可能であり閉じた状態において前記ロータ室を密封するドアと、
   前記ドアが閉じた状態において前記ドアを固定するロック機構とを具備し、
   前記駆動部及び前記ロータが停止し、前記ロック機構が解除され、かつ前記ロータ室が大気圧になったと判断された際に、前記報知がなされることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の遠心機。
10. 前記真空ポンプの運転を制御する真空ボタンを備えることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の遠心機。
11. 前記制御部は、前記ロータが回転している場合は、前記真空ボタンが操作されても、前記真空ポンプの運転を停止させないように制御することを特徴とする請求項１０に記載の遠心機。
12. 前記制御部は、前記真空ボタンが操作されたら、操作表示部から入力された設定温度での温度制御をやめるように制御することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の遠心機。

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