JP2016049497A - Centrifuge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は油拡散ポンプを有する遠心機(遠心分離機)に関し、油拡散ポンプ内の油の貯蔵量を推定し、油の補充、交換時期を適切に報知する遠心機を提供することにある。 The present invention relates to a centrifuge (centrifuge) having an oil diffusion pump, and provides a centrifuge that estimates the amount of oil stored in the oil diffusion pump and appropriately notifies the oil replenishment and replacement timing.
遠心機は、チューブなどに収容された試料をロータに保持し、電動モータ等の駆動源によって高速回転させることによって、ロータに保持した試料を遠心分離するものである。このロータを高速にて回転させると風損による温度上昇が生ずるために、ロータを回転させる空間となるロータ室を大気から密閉した空間として、その内部を減圧して高い真空度に維持した状態でロータを高速で回転させるようにしている。ロータの回転数が毎分40,000min−1を越えるいわゆる超遠心機は、ロータの回転によるロータ室内の空気とロータとの風損による摩擦熱によりロータおよび試料の温度が上昇するため、これを抑制するためにロータ室内を高真空状態にまで減圧する真空ポンプ装置を設け、ロータ室内の圧力を検出するセンサとセンサ検出回路からなる真空度検出手段を設けることによってロータ室内を所定の減圧状態に保つようにしている。この減圧状態下において、電気モータによる駆動手段(駆動源)にてロータを高速回転させることによって、試料の遠心分離を行う。 The centrifuge holds a sample contained in a tube or the like in a rotor and rotates the sample held in the rotor by rotating the sample at a high speed with a drive source such as an electric motor. When this rotor is rotated at a high speed, the temperature rises due to windage loss. Therefore, the rotor chamber, which is the space for rotating the rotor, is sealed from the atmosphere, and the interior is decompressed and maintained at a high degree of vacuum. The rotor is rotated at high speed. A so-called ultracentrifuge with a rotor speed exceeding 40,000 min -1 increases the temperature of the rotor and the sample due to frictional heat caused by windage loss between the air in the rotor chamber and the rotor due to the rotation of the rotor. In order to suppress this, a vacuum pump device for reducing the pressure in the rotor chamber to a high vacuum state is provided, and by providing a vacuum degree detecting means comprising a sensor for detecting the pressure in the rotor chamber and a sensor detection circuit, the rotor chamber is brought into a predetermined reduced pressure state. I try to keep it. Under this reduced pressure state, the sample is centrifuged by rotating the rotor at high speed with a drive means (drive source) using an electric motor.
ロータを毎分数万回転以上で回す場合、ロータとロータ室(回転室)内の風損による温度上昇の抑制を、冷却だけで達成しようとすると巨大な冷却装置が必要となるため、通常、真空ポンプ装置でロータ室内を大気圧から減圧することで風損自体の低減を図っている。真空ポンプ装置は、大気から10パスカル程度の真空まで減圧する補助真空ポンプと、10パスカル程度の真空から10−3パスカル程度の真空までの減圧を可能とする油拡散ポンプを直列に接続した構成とすることが多い。ここで広く用いられる油拡散ポンプは、油を貯蔵するボイラと、ボイラを加熱するヒータと、ボイラで加熱されて蒸発・気化した油分子がその中心部を上り周囲部から下向きに勢いよく噴射するジェット部と、ジェット部で噴射された高速の油分子が内壁面に当たった際に冷却して油蒸気を液化させて、再びボイラ部に戻すための冷却部を含んで構成される。 When a rotor is rotated at several tens of thousands of revolutions per minute, a huge cooling device is required to suppress the temperature rise due to windage in the rotor and the rotor chamber (rotating chamber) by cooling alone. The vacuum loss is reduced by reducing the pressure in the rotor chamber from the atmospheric pressure with a vacuum pump device. The vacuum pump device has a configuration in which an auxiliary vacuum pump that depressurizes from the atmosphere to a vacuum of about 10 Pascals and an oil diffusion pump that enables depressurization from a vacuum of about 10 Pascals to a vacuum of about 10 −3 Pascals in series. Often to do. The oil diffusion pump that is widely used here is a boiler that stores oil, a heater that heats the boiler, and oil molecules that are heated and evaporated by the boiler, and vigorously injects the center part upward from the surrounding part downward. A jet part and a cooling part for cooling and liquefying the oil vapor when high-speed oil molecules injected from the jet part hit the inner wall surface are returned to the boiler part are configured.
特許文献1の遠心機では、ロータや試料の出し入れを行った後に、運転開始前あるいは運転開始と同時に、真空ポンプ装置を用いてロータ室を減圧する。真空度が低い状態で回転速度を上げると風損が増えて、冷却装置の冷却能力を超えてロータや試料を一定の温度に保つことができなくなるので、真空度が10パスカル程度に到達するまではロータを毎分数千回転以下に留め、真空度が上がってからロータを高速回転まで加速させる。そして、1パスカル以下の真空度を保った状態で、数万回転程度の高速にてロータを回転させるように構成した。特許文献1の遠心機では、油拡散ポンプの油を蒸発・気化させるヒータ温度を温度センサにより測定、制御を行うようにしている。また、特許文献2では、制御温度を変化させることで、ロータ室の減圧時間の短縮と、油拡散ポンプの油の消費量の低減を図っている。
In the centrifuge of Patent Document 1, the rotor chamber is depressurized using a vacuum pump device before or after the start of operation after the rotor and the sample are taken in and out. Increasing the rotational speed with a low degree of vacuum increases windage loss, and the rotor and sample cannot be maintained at a constant temperature exceeding the cooling capacity of the cooling device, so that the degree of vacuum reaches about 10 Pascals. Keeps the rotor below a few thousand revolutions per minute and accelerates the rotor to a high speed after the vacuum is increased. The rotor was rotated at a high speed of about several tens of thousands of revolutions while maintaining a vacuum level of 1 Pascal or less. In the centrifuge of Patent Literature 1, the heater temperature for evaporating and vaporizing the oil in the oil diffusion pump is measured and controlled by a temperature sensor. Further, in
主に真空蒸着装置などに用いられている油拡散ポンプは、油がボイラで加熱されて蒸気となり、ジェット部で噴出されて冷却部で液化するまでの間に、油蒸気が真空室へ逆流したり、補助ポンプへ吸引されたりすることで、徐々に油を消費していく。このような油の消費を防ぐためには、吸引口や排気口に、コールドトラップやバッフル、冷却水を通したパイプなどの冷却機構や、バルブによる遮断機構を設ける方法が一般的である。しかし上記の構造を採用すると、装置が高価なものになりやすい。特に遠心機では、ロータ室内に油蒸気が逆流しても真空蒸着装置ほどは問題がでないことから、上記の構造を採用しておらず、そのために油拡散ポンプの油の消費量が多くなってしまう。そして、油拡散ポンプの油量が減ると、必要な真空度に到達しなくなり、ロータや試料の温度を一定に保つことができなくなる。油拡散ポンプは、使用頻度が高くない遠心機の場合は10年くらい油の補充無しで使用できる場合がある反面、運転回数が多い遠心機であってローテーションで続けて遠心運転を行い、その運転間隔が短い状態での使用が多いような場合では、1〜数年程度で油の補充や交換が必要になる場合もある。 Oil diffusion pumps used mainly in vacuum deposition equipment, etc., oil flows back into the vacuum chamber until the oil is heated by the boiler to become steam and is jetted by the jet section and liquefied by the cooling section. Or the oil is gradually consumed by being sucked into the auxiliary pump. In order to prevent such oil consumption, a method of providing a cooling mechanism such as a cold trap, a baffle, a pipe through which cooling water passes, or a shut-off mechanism with a valve is generally provided at the suction port and the exhaust port. However, if the above structure is adopted, the device tends to be expensive. Especially in the centrifuge, even if oil vapor flows back into the rotor chamber, there is no problem as much as the vacuum vapor deposition device, so the above structure is not adopted, and therefore the oil consumption of the oil diffusion pump increases. End up. When the oil amount of the oil diffusion pump is reduced, the required degree of vacuum is not reached and the temperature of the rotor and the sample cannot be kept constant. Oil diffusion pumps can be used without oil replenishment for about 10 years in the case of centrifuges that are not frequently used, but on the other hand, they are centrifuges that have a high number of operations and are continuously rotated for rotation. In the case where there are many uses in a state where the interval is short, oil replenishment or replacement may be required in about 1 to several years.
油拡散ポンプ内の油が少なくなった際には油の補充や交換が必要となるが、油の消費速度は、使用頻度や運転時間によって大きく変化するため、定期的ではなく必要な真空性能が満たされなくなってから油の補充や交換を行う場合が多い。しかしながら、真空性能が十分満たされなくなった状況下での遠心分離運転を回避するためには、油量を事前に確認して油量が所定以下となる前に油を補充する必要がある。一方、通常の遠心機では油拡散ポンプが本体下部や後方に設置しているため、油拡散ポンプにアナログメータや覗き窓を設けても、使用者が油量を確認することは難しい。そこで特許文献3では、ボイラ内部に油温度と油面を検知できるサーミスタを設けて、油量を知らせるようにしているが、200℃を超すボイラの真空容器内にサーミスタを設置して信号線を引き出すには、構造が複雑となる上に製造原価が高騰してしまうという問題があった。
When the oil in the oil diffusion pump is low, it is necessary to replenish or replace the oil.However, the oil consumption rate varies greatly depending on the frequency of use and operating time, so the required vacuum performance is not regular. In many cases, oil is refilled or replaced after it is no longer satisfied. However, in order to avoid the centrifugal separation operation under a situation where the vacuum performance is not sufficiently satisfied, it is necessary to confirm the oil amount in advance and replenish the oil before the oil amount becomes a predetermined value or less. On the other hand, in an ordinary centrifuge, the oil diffusion pump is installed at the lower part of the main body or at the rear, and therefore it is difficult for the user to check the oil amount even if an analog meter or a viewing window is provided on the oil diffusion pump. Therefore, in
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、油拡散ポンプの構造を変更することなく、運転に伴って減少する油拡散ポンプの油の貯蔵量(残油量)を推定することで油の補充や交換時期を事前に知らせることができる遠心機を提供することにある。
本発明の他の目的は、表示部に油拡散ポンプの貯蔵量を表示するようにした遠心機を提供することにある。
本発明のさらの他の目的は、油拡散ポンプの貯蔵量が減少したときには警告を発するようにした遠心機を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above background, and its object is to estimate the amount of oil stored in the oil diffusion pump (residual oil amount) that decreases with operation without changing the structure of the oil diffusion pump. The purpose of this is to provide a centrifuge capable of informing in advance the timing of oil replenishment and replacement.
Another object of the present invention is to provide a centrifuge configured to display a storage amount of an oil diffusion pump on a display unit.
It is still another object of the present invention to provide a centrifuge that issues a warning when the amount of stored oil diffusion pump decreases.
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、次のとおりである。
本発明の一つの特徴によれば、分離すべき試料を保持するロータと、ロータを収容して密閉空間を形成するロータ室と、ロータを回転駆動する駆動源と、ロータ室内を減圧する油拡散ポンプと、遠心分離運転の制御をする制御手段と、遠心分離の制御情報や運転状態を表示する表示部と、を有する遠心機において、制御手段は、油拡散ポンプの運転状態から油の消費量を算出し、油の貯蔵量を算出するようにした。運転状態は油拡散ポンプの運転回数を含み、制御手段は運転回数による油拡散ポンプの油の消費量Bを算出する。貯蔵量は、記憶されている貯蔵量から消費量Bを引くことにより算出される。このように油拡散ポンプの貯蔵量を、センサや油量センサで直接的に検出するのでは無く、油拡散ポンプ5の運転状態を用いて算出することにより、貯蔵量を間接的に検出することができる。遠心機には油拡散ポンプの補助真空ポンプとして油回転ポンプを併用するのが一般的であるので、この消費量の算出には油回転ポンプの使用をも考慮すると良い。算出された貯蔵量は表示部に表示される。
Of the inventions disclosed in the present application, typical features will be described as follows.
According to one aspect of the present invention, a rotor that holds a sample to be separated, a rotor chamber that houses the rotor to form a sealed space, a drive source that rotationally drives the rotor, and oil diffusion that depressurizes the rotor chamber. In a centrifuge having a pump, a control means for controlling the centrifugal separation operation, and a display unit for displaying the control information and operational state of the centrifugal separation, the control means determines the amount of oil consumed from the operational state of the oil diffusion pump. The amount of oil stored was calculated. The operating state includes the number of operations of the oil diffusion pump, and the control means calculates the amount of oil consumption B of the oil diffusion pump according to the number of operations. The storage amount is calculated by subtracting the consumption amount B from the stored storage amount. Thus, the storage amount of the oil diffusion pump is not directly detected by the sensor or the oil amount sensor, but the storage amount is indirectly detected by calculating using the operation state of the
本発明の他の特徴によれば、制御手段は、時間ごとに消費する油の量の係数B1と運転時間tを掛けた量と、運転1回毎に消費する油の量B0の合計によって油の消費量Bを細かく算出しても良い。また、遠心機には、油拡散ポンプの油の温度を検出する手段を設け、制御手段は、油拡散ポンプを起動した際の油の温度を検出し、検出された温度に対応する起動時の油の消費量Aを運転毎に算出するようにした。この消費量Aは、検出された温度に対応するものであって温度により増加する係数HAを算出し、係数HAと油温度により増加する最大の油消費量A0を掛けることにより油の消費量Aを算出することができる。油の温度は、油拡散ポンプのヒータ部温度を検出することによって検出することができる。 According to another feature of the present invention, the control means, the amount obtained by multiplying the amount of factor B 1 and operating time t of oil consumed per time, the total amount B 0 of the oil to be consumed each time the driver The oil consumption B may be calculated in detail. The centrifuge is provided with means for detecting the temperature of the oil of the oil diffusion pump, and the control means detects the temperature of the oil when the oil diffusion pump is activated, and the start time corresponding to the detected temperature is detected. The oil consumption A was calculated for each operation. The consumption amount A, which corresponds to the detected temperature to calculate the coefficient H A that increases with temperature, by multiplying the maximum oil consumption A 0 to increase by a factor H A and oil temperature of the oil The consumption A can be calculated. The temperature of the oil can be detected by detecting the heater temperature of the oil diffusion pump.
本発明のさらに他の特徴によれば、遠心機には減圧されたロータ室を大気圧に戻すためであって制御手段から開閉が制御可能なエアリークバルブを設け、制御手段はエアリークバルブを操作してロータ室を大気圧に戻す時の油拡散ポンプの油の温度検出し、検出された油の温度に対応するエアリーク時の油の消費量Cを算出するようにした。消費量Cは、検出された油の温度係数HCを算出し、係数HCにエアリーク時に消費する最大の油消費量C0を掛けることによって算出できる。油の消費量の合計は、油の消費量A、B、Cにいずれかの合計、又は消費量A+B+Cで算出する。このように真空ポンプ装置の運転状態と油拡散ポンプの油温度によって油の消費原因を分類し、実測データから油拡散ポンプ内の油の消費量を推定して油の貯蔵量を算出することにより、精度の良い油拡散ポンプの貯蔵量管理を行うことができる。 According to still another feature of the present invention, the centrifuge is provided with an air leak valve that can be opened and closed by the control means for returning the decompressed rotor chamber to the atmospheric pressure, and the control means operates the air leak valve. Then, the oil temperature of the oil diffusion pump when the rotor chamber is returned to the atmospheric pressure is detected, and the oil consumption C at the time of air leak corresponding to the detected oil temperature is calculated. Consumption C calculates the temperature coefficient H C of the detected oil can be calculated by multiplying the maximum oil consumption C0 to be consumed during the air leak coefficient H C. The sum of the oil consumption is calculated as the sum of the oil consumptions A, B, and C, or the consumption A + B + C. In this way, by classifying the cause of oil consumption according to the operating state of the vacuum pump device and the oil temperature of the oil diffusion pump, by calculating the oil storage amount by estimating the oil consumption in the oil diffusion pump from the measured data It is possible to manage the storage amount of the oil diffusion pump with high accuracy.
本発明のさらに他の特徴によれば、貯蔵量の表示は、表示部に表示される画面中にアイコン形式で表示する。このアイコンは、貯蔵量によって長さが変更するメータ形式とすると良い。また、制御手段は、貯蔵量が所定量以下となった時に、表示部に警告表示をおこない、油の補充や交換が必要であることをユーザに知らせることができる。 According to still another aspect of the present invention, the storage amount is displayed in an icon format on a screen displayed on the display unit. This icon may be in the form of a meter whose length changes depending on the storage amount. In addition, the control means can display a warning on the display unit when the storage amount becomes equal to or less than a predetermined amount to notify the user that oil replenishment or replacement is necessary.
本発明によれば、油拡散ポンプのボイラ内の油の消費量を算出し貯蔵量を検出することができるので、油の残量表示や油の補充や交換時期を事前に知らせることができ、油の不足によって装置が使用できないといった事態を防止することができる。
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。
According to the present invention, it is possible to calculate the amount of oil consumed in the boiler of the oil diffusion pump and detect the storage amount, so it is possible to inform the advance of the remaining amount of oil display, oil replenishment and replacement time, It is possible to prevent a situation in which the device cannot be used due to lack of oil.
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the following description and drawings.
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。図1は、本発明の実施例に係る遠心機(遠心分離機)の構成図である。遠心機100は、駆動源たるモータ2によってロータ1を高速回転させるものである。ロータ1はモータ2の駆動軸2aに着脱可能であって、試料を入れるための試料容器を複数、装着可能であって、上部にはロータカバー1aが設けられる。ロータ1は、外気と遮断させるロータ室3の内部に収容され、ロータ室3の内部は、ロータ1を高速回転するために密閉空間を形成して高い真空度に減圧される。このようにロータ室3の内部は高い真空度に減圧されるので大気から密閉した構造とされる。ロータ室3には、空気を吸引してロータ室3を減圧するためのパイプ7が接続され、パイプ7に真空ポンプ装置が接続される。本実施例では真空ポンプ装置として、油拡散ポンプ5と、その補助真空ポンプとして作用する油回転ポンプ4を直列に接続する。モータ2の回転、特に加減速制御や一定速制御は、制御装置9によって制御される。図1には図示していないが、ロータ室3は設定された温度にて冷却されるために公知の冷却装置が設けられる。冷却装置としては、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器(いずれも図示せず)を有する冷凍サイクルを用いたものを用いることができる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals, and repeated description is omitted. FIG. 1 is a configuration diagram of a centrifuge (centrifuge) according to an embodiment of the present invention. The
油回転ポンプ4は、ロータ室3内を大気圧から10パスカル程度の高い真空まで減圧するための補助真空ポンプであり、油回転ポンプ4が用いられる。油回転ポンプ4は、真空ポンプ油を使い回転部の動きを滑らかにし、真空封止して気密性を高めることで高い排気性能を持つ。オイルミストトラップ4aは、ロータリー式のポンプの排気口(出口側)に取り付けられ、排出空気に同伴されるポンプ油の油煙を取り除くための濾過フィルタである。この濾過フィルタが詰まると油回転ポンプ4の性能が低下するので、適切なタイミングで濾過フィルタの交換が必要である。
The
油拡散ポンプ5は、ロータ室3に接続される主真空ポンプであり、油回転ポンプ4と油拡散ポンプ5は直列に接続されることにより、高い真空状態まで素早く減圧する真空ポンプ装置を構成する。真空ホース6は油回転ポンプ4と油拡散ポンプ5の間を接続するための配管であり、パイプ7はロータ室3と油拡散ポンプ5の間を接続する配管である。温度センサ8は、油拡散ポンプ5に内蔵されるヒータ(後述)の温度を検出することによって間接的に油の温度を測定するための温度検出手段である。制御装置9は遠心機100の全体の制御を行うもの(制御手段)であって、ロータ1の回転駆動制御、油回転ポンプ4や油拡散ポンプ5の駆動、図示しない冷却装置を用いたロータ室3の温度制御、温度センサ8を用いたヒータ温度の検出、真空センサ11を用いたロータ室3の圧力の検出、操作表示部10での入出力制御などを行う。尚、油の温度を測定する方法はヒータの温度を元に測定するだけで無く、油自体の温度を直接測定するセンサを設けるようにしても良い。
The
操作表示部10は、ユーザが運転条件の入力するための入力手段としての機能と、ユーザに対して運転条件、運転状態などの各種条件や運転状態を表示するための出力手段を兼用するものであって、ここではタッチ機能を備えた液晶表示装置(LCD)が用いられる。ユーザは操作表示部10を用いて遠心分離の運転のスタートとストップを指示する。真空センサ11はロータ室3の空気の圧力を検出するものであって、大気圧以下の圧力を測るための圧力計の一種である。エアリークバルブ12は、高い真空度まで減圧されたロータ室3の内部と大気を管路で接続し、その管路の開閉を行うものである。エアリークバルブ12を駆動して管路を開放することによりロータ室3に外気を取り込むことにより、ロータ室3の内部を大気圧に戻すことができる。エアリークバルブ12は、制御装置9によって電気的にその開閉を制御できる電磁弁を用いることができる。
The
図2は、本発明の実施例に係る遠心機100の油拡散ポンプ5を示す図であって、左側半分を側面図で表し、右側半分の一部を断面図にて表している。油拡散ポンプ5は、貯蔵した油52を加熱するボイラ51と、ボイラ51に貯蔵される油52を加熱するヒータ53と、加熱されて蒸発・気化した油分子がその中心部を上り周囲部から下向きに勢いよく一方向に噴射するジェット部56と、ジェット部56で噴射された高速の油分子が壁面に当たり冷却されるためのシリンダ54と、円筒形のシリンダ54の外周部に取り付けられる径方向に延びる板状の複数の放熱フィン55と、パイプ7に接続される空気の入気口57と、真空ホース6が接続される空気の排気口58等から構成される。ボイラ51は油拡散ポンプ用の所定の量の油52を貯蔵するとともに、ヒータ53を用いて油52を加熱して蒸発・気化させる加熱手段である。一部が中空円筒で構成されるボイラ51の内部には、油拡散ポンプ5用の油52が貯蔵され、油種類によって異なる油温度(例えば180℃)において油拡散ポンプ5が排気動作を行う。ここでは油52の量は、機種により異なり、例えば75ml〜100ml程度である。ヒータ53は、例えばカートリッジ・ヒータのように液体の中にヒータを実装することにより液体を加熱するタイプの加熱器であり、短時間で油52の温度を上昇させるように円筒形状のヒータ53を用いることで油52との接触面積を広くし、熱の伝導、伝達を良くしている。ジェット部56はボイラ51で加熱されて蒸発・気化した油分子を一方向に噴射させるもので、高速に噴射された気化した油分子によって気体分子が飛ばされて下の方に圧縮され、排気口58から排出される。なお、気化した油分子はシリンダ54の内壁に当たって冷却されることによって液化してボイラ51に戻る。入気口57はロータ室3とパイプ7で接続されるものであって、油拡散ポンプ5への空気の入口になる。パイプ7の端部にはフランジ状の接続部7aが形成され、接続部7aが入気口57と図示しないボルトにて固定される。油拡散ポンプ5の空気の出口となる排気口58には真空ホース6が取り付けられ、油回転ポンプ4との入口側と接続される。
FIG. 2 is a diagram showing the
図3は、本発明の実施例に係る遠心機100の操作表示部10に表示される画面101の一例を示す図である。画面101は遠心分離運転に関する制御情報や運転状態を表示するための画面であって、画面101中の上段部分(上側部分)には、ロータ回転速度表示欄110、運転時間表示欄120、ロータ温度表示欄130の3つの表示欄が割り当てられる。ロータ回転速度表示欄110は、ロータ1の回転速度をrpmにて表示するための領域であって、上側には、回転センサ17で実測された現在のロータの回転数111が大きく表示され、下側には作業者によって設定された設定回転数112が小さく表示される。運転時間表示欄120は遠心分離の運転時間を表示する領域であって、上側には運転開始時から現在までの経過時間121が大きく表示され、下側には作業者によって入力された設定(運転)時間122が小さく表示される。ロータ温度表示欄130は、ロータ1の温度(又はロータ室3の内部温度)を表示する領域であって、現在におけるロータ温度131が大きく上段に表示され、作業者によって入力された設定温度132が小さく下段に表示される。作業者が画面上におけるロータ回転速度表示欄110、運転時間表示欄120、ロータ温度表示欄130の欄のそれぞれをタッチすると、図示しないポップアップ画面が表示され、そこに0〜9までの数値キーが表示されるので、これを表示操作することによって、設定回転数、運転時間、ロータ1の設定温度等をそれぞれ入力して設定できる。数値キーによって数値が入力されたら、図示しない設定完了キー又はポップアップ画面をクローズするアイコンをタッチすることによって、入力された数値が指定された表示欄に入力される。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the
ロータ種表示欄140には、使用するロータ1の種類に対応する識別記号(識別番号)141が表示される(図3ではまだ表示されていない)。作業者がロータ種表示欄140を触れることによって、ポップアップ画面によって選択可能なロータ1の識別記号の一覧が表示され、作業者がこの中から一つを触れることによって選択して、設定完了キー又はポップアップ画面をクローズするアイコンをタッチすることによって、選択されたロータ1の識別番号がロータ種表示欄140に表示される。加減速情報表示欄150には、運転開始時にロータ1が停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)と、運転停止時にロータ1が設定回転数から停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る。この設定も、作業者が加減速情報表示欄150を触れることによって、ポップアップ画面によって選択可能な加速勾配、減速勾配がそれぞれ表示され、ユーザによって選択される。ユーザ名表示領域155には、ログインしているユーザ名が表示される。図中ではユーザ名表示領域155には何も表示されていないが、特定のユーザがログインするとその登録されたユーザ名が「USER」のタイトル行の下に表示される。機能表示部160は、その他の制御機能を選択するためのアイコンを表示するための表示欄である。
In the rotor
上記のとおり、ロータ回転速度表示欄110、運転時間表示欄120、ロータ温度表示欄130、ロータ種表示欄140、加減速情報表示欄150は、作業者によって設定又は選択される。スタートアイコン165、ストップアイコン166は、操作のみで機能するアイコンであって、作業者がスタートアイコン165を押すことによって、遠心分離運転が開始する。遠心分離運転が終了する前の任意のタイミングで、作業者が任意にストップアイコン166を押すことによっても、モータ2を停止動作させることができる。遠心分離運転においてモータ2は、選択された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、運転時間表示欄120で設定時間が経過した後に、モータ2は選択された減速勾配で減速し、停止状態となり、遠心分離処理が終了する。ここで制御装置9は、エアリークバルブ12を開くことによりロータ室3が大気圧に戻るため、ユーザはロータ室3のドアを開けることができる。
As described above, the rotor rotation
真空表示欄170は、ロータ室3の真空度(圧力)を可視的に表示するための表示欄である。ここでは、真空の度合い(真空度)が、右側に向かって面積が増加するように表示される3種類の台形を用いた棒グラフ表示で示される。棒グラフ表示は、低真空(例えば100Pa以上で大気圧未満)を示す1つめのバー171、中真空(例えば0.1Pa以上で100Pa未満)を示す1つめのバー172、高真空(例えば0.1Pa未満)を示す1つめのバー173の3種類の表示バーに分類し、それらの表示バーの点灯の有無にてロータ室3内の真空度を4段階で表示する。配列された3種類の台形の全て白抜きの場合、つまりバー171〜173が表示されていない場合はロータ室3が大気圧であることを表す。次に、左側の台形のみが黒塗り(または点灯)の場合にはロータ室3は低真空であることを表し、左側と中央の台形のみが黒塗り(または点灯)で右側の台形が白塗り(又は消灯)の場合にはロータ室3は中真空であることを表し、3つの台形がすべて黒塗り(又は点灯)の場合にはロータ室3が高速にてロータ1を回転させることができる高真空の状態であることを示す。このようにロータ室3の真空度は、制御装置9が真空センサ11の出力より判定することができ、その結果が真空表示欄170によって大気圧、低真空、中真空、高真空の4段階にて表示することができる。尚、真空度の表示形態は本実施例の態様に限定されるものでは無く、更なる段階に分けたバー表示としても良いし、数値で直接“13Pa”のように表示しても良いし、液晶画面上にアナログメータを模して表示して、真空度を表示するようにしても良いし、その他の視覚的に識別できるような任意の表示形態でも良い。
The
真空表示欄170はタッチすることにより次の動作が開始されるアイコンとしても機能し、真空ポンプ装置である油回転ポンプ4と油拡散ポンプ5のオン・オフのスイッチも兼ねている。すなわち、真空表示欄170も、操作と表示のどちらとしても機能する。ロータ室3が真空ポンプ装置で排気されていない時に作業者が真空表示欄170に触れると、エアリークバルブ12を閉じて、ロータ室3内部の排気による減圧動作が開始される。これは、ロータ室3にロータ1をセットした後に、ロータ1の回転に先駆けてロータ室3を事前に減圧させておく場合に使用する。
The
機能表示部160の下側であって真空表示欄170の上側には、油拡散ポンプ5の油の残量を示すアイコン180が表示される。アイコン180は、黒塗りの横棒グラフを兼ねた形式の油量表示部である。油拡散ポンプ5においては、油面52a(図2参照)がヒータ53の上部になると、ヒータ53の一部が油面より露出するため油の加熱効率が低下し、真空引きの性能が悪化するためロータ室3の真空度は悪くなる。ロータ室3の真空度が悪くなると、ロータと空気の風損が増えるためにロータや試料の温度が上昇し、温度上昇を防ぐための保護動作によって強制的に運転が途中で終了してしまう恐れがある。そのため、油拡散ポンプ5のアイコン180による油量表示によって適切なタイミングで油拡散ポンプ5の油52の補給をユーザに促し、油量が不足する前に油の補充や交換を可能とすることができる。
An
ここでアイコン180の表示形態を図4を用いて説明する。図4の左側は油が規定量通り注入されている満量の状態を示すアイコン180であり、右側は貯蔵量(残油量)が少なくなっているときのアイコン180’である。ここでは、アイコン180を左から右に延びるバー状のグラフとなるように表示し、左側のアイコン180のように表示部が全て黒塗り(又は点灯)となる場合は、ボイラ51内に貯蔵する油拡散ポンプの油がボイラ51内を十分に満たしていることを表示する。右側のアイコン180’は、遠心機の長期の使用に伴って油が徐々に減っていき、残量が僅かになっている状態を示しており、表示部の大部分が白塗り(又は消灯)となっている。ここでは、黒塗り部分の右端位置が規定量の上限位置にあることを示し、左端位置が規定量の下限位置にあることを示しており、上限位置から下限位置までの間を、左から右側に延びるバー状の棒グラフ表示としている。油拡散ポンプ5の油が消費されて下限位置に近づいた場合、例えば図のアイコン180’のように下限位置まで所定量以下に減った場合はアイコンの点滅表示によって、油52の補充を促すことが可能である。この際、点滅表示だけでアイコンの表示色を変えたり、同時に音を出すことによりユーザに対して注意喚起をするようにしても良い。また、アイコン180’から更に油が減少して下限位置に到達した際には、図5で後述するようなさらなる警告画面を表示するようにしても良いし、遠心分離運転を許可しないように構成しても良い。尚、油拡散ポンプ5では、油を補充してからしばらくの間は貯蔵量の減少を気にする必要がないので、貯蔵量が満状態にある状態(図4の左側の状態)においてはアイコン180の画面101への表示を省略し、右側のアイコン180’の状態に近づいたら始めてアイコン180を画面101に表示するように構成しても良い。
Here, the display form of the
次に図5を用いて油拡散ポンプ5の油量が足りないときの警告画面の例を説明する。警告画面では、機能表示部160の上に重畳されるようにポップアップウィンドウ190を表示して、その中に「Alert」という文字と、警告の内容たる「真空ポンプのメインテナンスが必要です」とのメッセージが表示される。ポップアップウィンドウ190内には、ウィンドウを閉じるためのアイコン191と、警告に関する更なる詳細情報を表示させるためのアイコン192が表示される。ユーザはアイコン192を選択することによって、貯蔵量より想定される残りの使用可能回数や、メーカーの保守サービスの電話番号や、電話を掛ける際に伝える情報(遠心機の製品型番、機器番号、エラーコードなど)を表示させることができる。
Next, an example of a warning screen when the oil amount of the
以上のように、本実施例では画面101上にオイル残量を示すアイコン180を点灯させるようにしたので、油拡散ポンプの予期しない異常によって、遠心分離運転が途中で中断することによる試料の損失や、異常発生から油の補充又は交換が完了するまでの間に、遠心機が使えないといった事態を効果的に回避することができる。
As described above, since the
図6は、本発明の一実施例である遠心機の油拡散ポンプの油消費量検出のフローチャートである。タッチパネル式の操作表示部10の真空表示欄170がユーザによってタッチされると、又はスタートアイコン165がタッチされると、真空ポンプ装置である油回転ポンプ4と油拡散ポンプ5が同時に運転を開始する(ステップ201)。この真空ポンプ装置の起動時に、ボイラ51内の油温度がすでに高い状態で油が気化している場合(例えば遠心分離運転が終了後すぐに、次の遠心分離運転を開始するような場合)には、油蒸気が油回転ポンプ4に多く吸い込まれるため、油拡散ポンプ5の油は多めに消費される。そのため制御装置9は、油拡散ポンプの油温度に対応したヒータ温度、すなわちヒータ部に取付けた温度センサ8の検出温度を判定し、所定の温度、例えば40℃以上であるかを判定し(ステップ202)、高い場合は、油温度に対応する油拡散ポンプの運転開始時(真空引き開始時)の油消費量Aを推定し(ステップ202)、低い場合はステップ204に進む。
FIG. 6 is a flowchart for detecting the oil consumption of the oil diffusion pump of the centrifuge that is one embodiment of the present invention. When the
ステップ203における油消費量Aの推定は、真空引き開始時(油拡散ポンプの起動時)に既に油の温度が高い場合に増加する油の消費量(油消費量A)を推定すれば良く、真空ポンプ装置の運転開始時の油温度による油消費量(の増加分)を計算する。これは、最初から油の温度が高い状態で真空引き開始(油拡散ポンプと補助ポンプをON)すると、補助ポンプで空気を大量に排出している段階で油が気化してしまい、油蒸気が補助ポンプに吸いこまれることにより油の消費量が大きくなるためである。
油消費量Aは下式により求められる。
A=HA×A0
但し、HA:油の温度による係数(0〜1)
A0:油温度により増加する最大の油消費量[ml]
The oil consumption A in
The oil consumption A is obtained by the following equation.
A = H A × A 0
However, HA : Coefficient according to oil temperature (0 to 1)
A 0 : Maximum oil consumption [ml] increasing with oil temperature
ここでは、油の温度が最初から高いほど、補助ポンプに吸引される油蒸気が増える。そのためヒータ温度の上限(例えば180℃)のときにHA=1として、十分にヒータ温度が低い(例えば40℃以下)ではHA=0とする。従って、ヒータ温度が180℃以上はHA=1、ヒータ温度が40℃以下の時はHA=0、これらの間の時は、HA=(t−40)/140で算出する。計数たるA0は該当機種の実験機による実測値や計算値から予め算出しておけば良い。 Here, the higher the temperature of the oil from the beginning, the more oil vapor sucked into the auxiliary pump. Therefore, H A = 1 is set when the heater temperature is at the upper limit (for example, 180 ° C.), and H A = 0 is set when the heater temperature is sufficiently low (for example, 40 ° C. or less). Accordingly, H A = 1 when the heater temperature is 180 ° C. or higher, H A = 0 when the heater temperature is 40 ° C. or lower, and H A = (t−40) / 140 when the heater temperature is between these values. Counting serving A 0 may be previously calculated from the measured values and values calculated using the experimental apparatus of the corresponding model.
次にステップ204で遠心分離運転が終了して油回転ポンプ4と油拡散ポンプ5が停止したら、制御装置9は運転毎に消費する油拡散ポンプ5における油消費量Bを推定する(ステップ205)。
油消費量Bは、例えば下式により求められる。
B=B0+B1×t
但し、B0:運転1回毎に必ず消費する油の量[ml]
B1:運転時間によって消費する油の量の係数
t :運転時間[hr]
ここでは主に、運転時間に応じて必ず消費する油の消費量に着目したもので、ヒータ53の温度を問わずに運転回数や運転時間によって算出される油消費量Bを算出することができる。B0は真空引き開始時(大気状態)から油拡散真空ポンプによる真空度に到達するまで、1回の運転で消費する油の量である。B1×tは運転時間で消費する油の量(運転中、徐々に消費する油の量)を示している。
ただし、油拡散真空ポンプの冷却構造(油蒸気のトラップ)が十分であれば、運転中に漏れ続ける油の量はB0と比べて微々たるものであり、B0>>B1×tの関係が成り立つので、油拡散ポンプ5の特性によってはB1=0としても良い。B0の値も実測値や計算値から算出することができ、例えばB0=0.003mlである。
Next, when the centrifugal operation is finished in
The oil consumption B is obtained by the following equation, for example.
B = B 0 + B 1 × t
However, B 0 : amount of oil that must be consumed for each operation [ml]
B 1 : Coefficient of the amount of oil consumed depending on the operation time
t: Operation time [hr]
Here, mainly focusing on the oil consumption that is always consumed according to the operation time, the oil consumption B calculated by the number of operations and the operation time can be calculated regardless of the temperature of the
However, if the cooling structure for an oil diffusion vacuum pump (oil vapor trap) is sufficient, the amount of oil which continues to leak during operation are insignificant compared to the B 0, the B 0 >> B 1 × t Since the relationship is established, B 1 = 0 may be set depending on the characteristics of the
次に、運転終了後に操作表示部10のタッチパネルを兼ねる真空表示欄170が押された時、ロータ室3のエアリークを行う(ステップ206)。エアリーク時にボイラ51内油温度が高い場合は、油拡散ポンプ5の冷却部たるシリンダ54内に残留している油蒸気が、エアリークによって撹拌され、一部がロータ室3内に流出するため油蒸気が大気に放出され、油拡散ポンプ5の油は多めに消費する。そのため制御装置9で温度センサ8の検出温度を判定し(ステップ207)、所定の温度以上である場合には、検出された油の温度に対応するエアリーク毎の油消費量Cを推定する(ステップ208)。
油消費量Cは、例えば下式により求められる。
C=HC×C0
但し、HC:油の温度による係数(0〜1)
C0:エアリーク時に消費する最大の油消費量[ml]
エアリーク時の油消費量Cが最も大きくなるのはヒータ温度が高く油蒸気が多い時であり、例えばヒータ温度の上限(例えば180℃)のときにHc=1とする。温度が下がるにつれて油蒸気が減るため、ヒータ温度に応じてHc=0〜1とし、HC=0は油が全く気化していない状態(例えばヒータ温度100℃未満)である。従って、ヒータ温度が180℃以上はHc=1、ヒータ温度が100℃以下の時はHc=0、これらの間の時は、Hc=(t−100)/80で算出する。ステップ207においては油温度が100℃未満の場合は油消費量Cの計算は無視される。C0の値は実測値や計算値から算出し、予め算出しておけば良い。
Next, when the
The oil consumption C is obtained by the following equation, for example.
C = H C × C 0
However, H C: coefficient with temperature of the oil (0-1)
C 0 : Maximum oil consumption [ml] consumed during air leak
The oil consumption C at the time of air leak is greatest when the heater temperature is high and the amount of oil vapor is large. For example, H c = 1 is set when the heater temperature is at the upper limit (for example, 180 ° C.). Since the oil vapor decreases as the temperature decreases, H c = 0 to 1 according to the heater temperature, and H C = 0 is a state in which no oil is vaporized (for example, the heater temperature is less than 100 ° C.). Therefore, H c = 1 when the heater temperature is 180 ° C. or higher, H c = 0 when the heater temperature is 100 ° C. or lower, and H c = (t−100) / 80 when the heater temperature is between these values. In
通常、遠心分離の運転終了後の減速中には油拡散ポンプ5のヒータ53への通電を止めて、ロータ1が停止してエアリークする時にはヒータ53の温度が極力低くなるようにしている。しかしながら、減速時間が短く、ロータ1の停止直後にエアリークした場合や、遠心機の運転はせずに真空を引き、そのままエアリークした場合では、ヒータ温度が高いままエアリークすることになり、油の消費量が増加する。本実施例においては、そのような使用方法が多いような状況であっても油消費量Cをきちんと算出するように構成したので、精度良く油拡散ポンプ5の油の残量を求めることができる。
Usually, during deceleration after the end of the centrifugal separation, the energization of the
次に、制御装置9は、ステップ203、ステップ205、ステップ208で推定した油消費量(A+B+C)を合計し、この合計を制御装置9内の図示しないメモリに記憶している油52の残量から減算することにより、現在の油の残量を算出する(ステップ209)。油52の残量は、操作表示部10においてアイコン180として点灯又は点滅によって表示する。次に、制御装置9は、現在の油52の残量が、所定の真空を得るために必要最小限の油量(下限値)に近づいているかを判定し、油の補充が必要であれば「油拡散ポンプのメインテナンス(油の補充)を促す」ための警告画面として、ポップアップウィンドウ190の表示を行い(ステップ211)、処置を終了する。ステップ210において、油52の残量が十分である場合には、図6のフローチャートでの処理を終了する。
Next, the
以上のように、本実施例では油消費量を、油拡散真空ポンプの稼働開始時の油の温度、油拡散真空ポンプの運転時間、エアリーク時の油拡散真空ポンプの油の温度を用いて精度の良く油消費量を求めることができるので、遠心分離運転後の油貯蔵量を検出することができる。これらの推定においては実験値を用いており、ある一定の間隔で運転とエアリークを繰り返した時の油の減少量から、温度センサ8の温度と運転時間に応じた1回あたりの油消費量を求めるようにしたので、油の消費量推定に誤差を少なくすることができる。さらに、算出された油貯蔵量は、次の遠心分離運転の際にアイコンにて常時表示されるので、ユーザに取って分かりやすい遠心機を実現できる。
As described above, in this embodiment, the oil consumption is accurately determined using the oil temperature at the start of operation of the oil diffusion vacuum pump, the operation time of the oil diffusion vacuum pump, and the oil temperature of the oil diffusion vacuum pump at the time of air leak. Therefore, the amount of oil stored after the centrifugal separation operation can be detected. In these estimations, experimental values are used, and the oil consumption per time corresponding to the temperature of the
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣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、油消費量A、B、Cの3つの推定値の合計にて油残量を算出しているが、これらの3つをすべて用いるのでは無く、例えば、これらの2つだけ又は1つを用いて簡易的に推定するようにしても良い。逆に、油消費量A、B、Cの3つの推定値以外の別の推定値をさらに用いるようにしても良い。また、油消費量A、B、Cを算出するための計算式は、上述した一次式だけに限られずに、その他の関数式を用いて算出するようにしても良い。さらに、上記油消費量と温度との関係を予めテーブル形式で制御装置9内のメモリに格納しておき、制御装置はそのメモリから該当する油消費量を読み出すことにより算出するように構成しても良い。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example, this invention is not limited to the above-mentioned Example, A various change is possible within the range which does not deviate from the meaning. For example, in the above-described embodiment, the remaining oil amount is calculated by the sum of the three estimated values of the oil consumptions A, B, and C. However, not all of these three are used. You may make it estimate simply using only one or one. Conversely, another estimated value other than the three estimated values of oil consumption A, B, and C may be further used. Further, the calculation formula for calculating the oil consumptions A, B, and C is not limited to the above-described primary expression, but may be calculated using other functional expressions. Further, the relationship between the oil consumption amount and the temperature is stored in advance in a memory in the
1 ロータ 1a ロータカバー
2 モータ 2a 駆動軸
3 ロータ室 4 油回転ポンプ
4a オイルミストトラップ 5 油拡散ポンプ
6 真空ホース 7 パイプ
7a 接続部 8 温度センサ
9 制御装置 10 操作表示部
11 真空センサ 12 エアリークバルブ
17 回転センサ 51 ボイラ
52 油 52a 油面
53 ヒータ 54 シリンダ
55 放熱フィン 56 ジェット部
57 入気口 58 排気口
100 遠心機 101 画面
110 ロータ回転速度表示欄 111 回転数
112 設定回転数 120 運転時間表示欄
121 経過時間 122 時間
130 ロータ温度表示欄 131 ロータ温度
132 設定温度 140 ロータ種表示欄
150 加減速情報表示欄 155 ユーザ名表示領域
160 機能表示部 165 スタートアイコン
166 ストップアイコン 170 真空表示欄
171〜173 バー 180 (油の残量を示す)アイコン
190 ポップアップウィンドウ
191 (ウィンドウを閉じるための)アイコン
192 (詳細情報を表示させるための)アイコン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotor
Claims (10)
前記制御手段は、前記油拡散ポンプの運転状態から油の消費量を算出し、前記油の貯蔵量を算出することを特徴とする遠心機。 A rotor that holds a sample to be separated, a rotor chamber that houses the rotor to form a sealed space, a drive source that rotationally drives the rotor, an oil diffusion pump that decompresses the rotor chamber, and a centrifugal operation In a centrifuge having control means for controlling, and a display unit for displaying control information and operation state of centrifugation,
The centrifuge characterized in that the control means calculates an oil consumption amount from an operating state of the oil diffusion pump, and calculates an oil storage amount.
前記制御手段は、前記運転回数による前記油拡散ポンプの油の消費量(B)を算出することを特徴とする請求項2に記載の遠心機。 The operating state includes the number of operations of the oil diffusion pump,
The centrifuge according to claim 2, wherein the control means calculates an oil consumption (B) of the oil diffusion pump according to the number of operations.
前記運転状態は前記油拡散ポンプを起動した際の油の温度を含み、
前記制御手段は、検出された前記温度に対応する前記油拡散ポンプの起動時の油の消費量(A)を運転毎に算出することを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の遠心機。 Means for detecting the temperature of the oil of the oil diffusion pump;
The operating state includes the temperature of oil when the oil diffusion pump is activated,
The said control means calculates the consumption (A) of the oil at the time of starting of the said oil diffusion pump corresponding to the said detected temperature for every driving | operation, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. The centrifuge described.
前記制御手段は前記エアリークバルブを操作して前記ロータ室を大気圧に戻す時の前記油拡散ポンプの油の温度を検出し、検出された油の温度に対応するエアリーク時の油の消費量(C)を算出することを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の遠心機。 In order to return the decompressed rotor chamber to atmospheric pressure, an air leak valve that can be controlled to open and close from the control means is provided,
The control means detects the oil temperature of the oil diffusion pump when operating the air leak valve to return the rotor chamber to atmospheric pressure, and the amount of oil consumed during air leak (corresponding to the detected oil temperature) The centrifuge according to any one of claims 2 to 4, wherein C) is calculated.
前記油拡散ポンプ内の油の温度を検出する手段を設け、
前記制御手段は、検出された前記油の温度と前記油拡散ポンプの運転回数から前記油拡散ポンプの油の消費量を推定し、
前記消費量から前記油の残量を算出して前記表示部に表示することを特徴とする遠心機。 A rotor that holds a sample to be separated, a rotor chamber that houses the rotor to form a sealed space, a drive source that rotationally drives the rotor, an oil diffusion pump that decompresses the rotor chamber, and a centrifugal operation In a centrifuge having control means for controlling, and a display unit for displaying control information and operation state of centrifugation,
Means for detecting the temperature of the oil in the oil diffusion pump;
The control means estimates the oil consumption of the oil diffusion pump from the detected temperature of the oil and the number of operations of the oil diffusion pump,
The centrifuge characterized by calculating the remaining amount of the oil from the consumption and displaying it on the display unit.
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CN114871002A (en) * | 2022-06-21 | 2022-08-09 | 济南鼎皓医药科技有限公司 | Centrifuge is used in preparation of injection type cephalosporin product |
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2014
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