JP2016083654A - Centrifugal machine - Google Patents

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JP2016083654A JP2015131633A JP2015131633A JP2016083654A JP 2016083654 A JP2016083654 A JP 2016083654A JP 2015131633 A JP2015131633 A JP 2015131633A JP 2015131633 A JP2015131633 A JP 2015131633A JP 2016083654 A JP2016083654 A JP 2016083654A
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衛 金濱
Mamoru Kanehama
衛 金濱
雄貴 清水
Katsutaka Shimizu
雄貴 清水
高橋 廣之
Hiroyuki Takahashi
廣之 高橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform efficient centrifugation processing with less power consumption.SOLUTION: A centrifugal machine rotor chamber 14 is depressurized. A space between an exhaust port 13A and a vacuum pump 20 is connected in parallel with a first exhaust path 21, and a second exhaust path 22. Therefore the centrifugal machine rotor chamber 14 can be depressurized by any one of the first exhaust path 21, and the second exhaust path 22. When the centrifugal machine rotor chamber 14 is depressurized by only the first exhaust path 21, pressure of the centrifugal machine rotor chamber 14 is maintained at Pwhich is cracking pressure of a check valve 50. The second exhaust path 22 has a solenoid valve 51. Operation of the solenoid valve 51 is controlled by a control part 30, unlike control of operation of the check valve 50.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、試料を高速で回転させる遠心機に関する。   The present invention relates to a centrifuge that rotates a sample at high speed.

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、分離対象の試料が高速で回転するロータ(遠心機ロータ)内に設けられ、ロータはボウル内のロータ室に設けられる。ここで、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、ある定められた時間だけこの回転数(整定回転数))でロータが回転し、整定回転数は、最大で150000rpmとされる場合もある。こうした場合には、ロータの周囲の空気とロータとの間の摩擦によって回転が阻害され、かつ発熱が生じる。一方、遠心分離処理時の温度は一定であることが要求され、この温度は室温よりも低い温度、例えば4℃とされる。   A centrifuge (centrifuge) is used to separate or analyze substances having different densities by centrifugal force during high-speed rotation. In a centrifuge, a sample to be separated is provided in a rotor (centrifuge rotor) that rotates at a high speed, and the rotor is provided in a rotor chamber in a bowl. Here, the rotation speed (rotation speed: rpm) of the motor for rotating the rotor is determined, and the rotor rotates at this rotation speed (setting speed) for a predetermined time, and the settling speed is 150,000 rpm at the maximum. Sometimes it is said. In such a case, rotation is inhibited by the friction between the air around the rotor and the rotor, and heat is generated. On the other hand, the temperature during the centrifugation process is required to be constant, and this temperature is lower than room temperature, for example, 4 ° C.

このため、整定回転数が40000rpm以上とされる遠心機(超遠心機)においては、ボウル内(ロータ室)が減圧され、かつ冷却される構成とされる。減圧のためには、真空ポンプ(減圧ポンプ)がボウルに接続され、ロータ室の圧力は例えば13Pa程度とされる。また、整定回転数が20000〜30000rpmとされた遠心機(高速冷却遠心機)においては、超遠心機ほど減圧はされないが、大型の冷却機が使用され、ロータの加熱が抑制される。減圧と冷却を共に行う超遠心機の構成は、例えば特許文献1、2に記載されている。   For this reason, in the centrifuge (ultra-centrifuge) in which the settling speed is set to 40000 rpm or more, the inside of the bowl (rotor chamber) is decompressed and cooled. For decompression, a vacuum pump (decompression pump) is connected to the bowl, and the pressure in the rotor chamber is, for example, about 13 Pa. Further, in a centrifuge (high-speed cooling centrifuge) in which the settling speed is 20000 to 30000 rpm, the pressure is not reduced as much as in the ultracentrifuge, but a large-sized cooler is used, and heating of the rotor is suppressed. The configuration of an ultracentrifuge that performs both decompression and cooling is described in Patent Documents 1 and 2, for example.

特開2011−139976号公報JP2011-139976A 特開2013−150939号公報JP2013-150939A

高速冷却遠心機において、冷却は、冷却された冷媒が流される冷凍配管によって行われる。冷凍配管が高速回転するロータと直接接する構成とすることは極めて困難であるため、冷凍配管はロータ室を構成するボウルに巻回される。この場合、冷凍配管とロータ間の熱伝導は、ボウルと、ロータ室内の空気を介して行われる。このため、ロータ室が減圧された状況では、冷凍配管とロータの間の熱伝導率が低下し、ロータ室を所望の温度とするまでに長時間を要した。また、超遠心機では、ロータ室を真空にした状態で、ボウル下部に設けた電子冷却素子(ペルチェ素子)でロータを冷却するため、冷却に長時間を要していた。   In the high-speed cooling centrifuge, cooling is performed by a refrigeration pipe through which the cooled refrigerant flows. Since it is extremely difficult for the refrigeration piping to be in direct contact with the rotor that rotates at high speed, the refrigeration piping is wound around a bowl that forms the rotor chamber. In this case, heat conduction between the refrigeration pipe and the rotor is performed via the bowl and the air in the rotor chamber. For this reason, in the situation where the rotor chamber was decompressed, the thermal conductivity between the refrigeration pipe and the rotor decreased, and it took a long time to bring the rotor chamber to a desired temperature. Further, in the ultracentrifuge, since the rotor is cooled by an electronic cooling element (Peltier element) provided in the lower part of the bowl in a state where the rotor chamber is evacuated, it takes a long time for cooling.

このため、例えば特許文献2に記載の技術では、ロータ室を減圧しない状態でロータを冷却し、ロータが所望の温度になってからロータ室が減圧され、その後でロータの高速回転が開始される。   For this reason, for example, in the technique described in Patent Document 2, the rotor is cooled in a state where the rotor chamber is not decompressed, the rotor chamber is decompressed after the rotor reaches a desired temperature, and then high-speed rotation of the rotor is started. .

しかしながら、こうした運転を行った場合には、高速回転を開始するまでに時間を要するため、効率的な遠心分離処理を行うことが困難であった。また、高速冷却遠心機においては、大型の冷却機が必要となるため、効率的な遠心分離処理が困難であることに加え、その消費電力が大きいという問題があった。   However, when such an operation is performed, it takes time to start high-speed rotation, and thus it is difficult to perform an efficient centrifugation process. In addition, since a high-speed cooling centrifuge requires a large-sized cooler, there is a problem that efficient centrifugal separation processing is difficult and power consumption is large.

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。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an invention that solves the above problems.

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。
本発明の遠心機は、試料を収容して回転する遠心機ロータが収容された遠心機ロータ室が減圧され、かつ前記遠心機ロータが冷却される構成を具備する遠心機であって、一方と他方との間に接続されることにより前記一方と前記他方との間の気体の流通を制御し、前記一方と前記他方の間の圧力差が予め定められたクラッキング圧力よりも大きな場合に前記気体を前記一方と前記他方の間において流通させるチェックバルブが用いられ、前記遠心機ロータ室内の圧力が、前記チェックバルブによって制御されることを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記チェックバルブが、前記遠心機ロータ室を減圧する減圧ポンプと前記遠心機ロータ室との間に、前記遠心機ロータ室側の圧力が前記減圧ポンプ側の圧力よりも高く、かつ前記遠心機ロータ室側の圧力と前記減圧ポンプ側の圧力との圧力差が前記クラッキング圧力よりも大きな場合に前記遠心機ロータ室と前記減圧ポンプとを連通させるように設けられたことを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記チェックバルブを介して前記遠心機ロータ室と前記減圧ポンプとを連通させる第1の排気経路と、前記第1の排気経路と別に、開閉動作が可能なバルブを介して前記遠心機ロータ室と前記減圧ポンプとを連通させる第2の排気経路と、を具備することを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記バルブを開として前記第2の排気経路によって前記遠心機ロータ室を減圧した後に、前記バルブを閉とすることによって、前記第1の排気経路によって前記遠心機ロータ室を減圧する制御を行う制御部を具備することを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記バルブを閉として前記第1の排気経路によって前記遠心機ロータ室を減圧した後に、前記バルブを開とすることによって、前記遠心機ロータ室を前記第2の排気経路によって減圧する制御を行う制御部を具備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、前記遠心機ロータの温度が予め定められた設定温度となった後に、前記バルブを開とする制御を行うことを特徴とする。
本発明の遠心機は、互いに異なる前記クラッキング圧力が設定された前記チェックバルブをそれぞれ具備する前記第1の排気経路を複数具備し、複数の前記第1の排気経路のうちの選択された一つによって前記遠心機ロータ室が減圧される構成とされたことを特徴とする。
本発明の遠心機は、複数の種類の前記遠心機ロータが使用可能とされ、前記種類に応じた識別子が前記遠心機ロータに設けられ、前記識別子を認識する遠心機ロータ識別センサと、前記識別子によって前記遠心機ロータの種類を認識し、当該種類に応じて複数の前記第1の排気経路のうちの一つを選択し、当該一つの前記第1の排気経路によって遠心機ロータ室を減圧する制御を行う制御部と、を具備することを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記チェックバルブを介して前記遠心機ロータ室と大気との間を接続し、前記大気と前記遠心機ロータ室側との圧力差が前記クラッキング圧力よりも大きい場合に前記遠心機ロータ室と前記大気とを連通させるリーク経路を具備することを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記遠心機ロータを回転駆動する駆動モータの内部における回転子が設けられた空間であるモータ内空間が前記遠心機ロータ室と連通する構成とされ、前記駆動モータに接続され、前記チェックバルブを介して前記モータ内空間と大気との間を接続し、前記大気と前記モータ内空間との圧力差が前記クラッキング圧力よりも大きい場合に前記モータ内空間と前記大気とを連通させるリーク経路を具備することを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記駆動モータに接続され、前記モータ内空間及び前記遠心機ロータ室を減圧排気する経路となる排気経路を具備することを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記駆動モータにおいて、前記リーク経路は前記遠心機ロータ室から遠い側に、前記排気経路は前記遠心機ロータ室に近い側に、それぞれ設けられたことを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記駆動モータにおいて、前記排気経路は前記遠心機ロータ室から遠い側に、前記リーク経路は前記遠心機ロータ室に近い側に、それぞれ設けられたことを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記リーク経路において、前記チェックバルブは、開閉動作が可能なバルブを介して前記遠心機ロータ室と接続されたことを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記リーク経路において、前記チェックバルブは、開閉動作が可能なバルブを介して前記モータ内空間と接続されたことを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記リーク経路において、前記チェックバルブは、開閉動作が可能なバルブを介して前記大気と接続されたことを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記バルブを開として前記リーク経路に大気を導入した後に、前記バルブを閉とすることによって、前記遠心機ロータ室を減圧する制御を行う制御部を具備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、前記遠心機ロータの温度が予め定められた設定温度となった後に、前記バルブを閉とする制御を行うことを特徴とする。
本発明の遠心機は、互いに異なる前記クラッキング圧力が設定された前記チェックバルブをそれぞれ具備する前記リーク経路を複数具備し、複数の前記リーク経路のうちの選択された一つに大気が導入される構成とされたことを特徴とする。
本発明の遠心機は、複数の種類の前記遠心機ロータが使用可能とされ、前記種類に応じた識別子が前記遠心機ロータに設けられ、前記識別子を認識する遠心機ロータ識別センサと、前記識別子によって前記遠心機ロータの種類を認識し、当該種類に応じて複数の前記リーク経路のうちの一つを選択し、当該一つの前記リーク経路に大気を導入する制御を行う制御部と、を具備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、前記種類に応じて、前記減圧ポンプを動作させるか否かの判定を行うことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configurations.
The centrifuge of the present invention is a centrifuge having a configuration in which a centrifuge rotor chamber containing a centrifuge rotor that contains a sample and rotates is decompressed and the centrifuge rotor is cooled, The gas flow between the one and the other by being connected between the other and the gas when the pressure difference between the one and the other is greater than a predetermined cracking pressure. A check valve that circulates between the one and the other is used, and the pressure in the centrifuge rotor chamber is controlled by the check valve.
In the centrifuge of the present invention, the pressure on the centrifuge rotor chamber side is higher than the pressure on the decompression pump side between the decompression pump and the centrifuge rotor chamber where the check valve decompresses the centrifuge rotor chamber. The centrifuge rotor chamber and the decompression pump are communicated with each other when the pressure difference between the pressure on the centrifuge rotor chamber side and the pressure on the decompression pump side is larger than the cracking pressure. It is characterized by.
The centrifuge of the present invention includes a first exhaust path for communicating the centrifuge rotor chamber and the decompression pump via the check valve, and a valve that can be opened and closed separately from the first exhaust path. And a second exhaust path for communicating the centrifuge rotor chamber and the decompression pump.
The centrifuge of the present invention opens the valve, depressurizes the centrifuge rotor chamber by the second exhaust path, and then closes the valve to thereby close the centrifuge rotor chamber by the first exhaust path. It has a control part which performs control which decompresses.
The centrifuge of the present invention closes the valve and depressurizes the centrifuge rotor chamber by the first exhaust path, and then opens the valve to open the centrifuge rotor chamber to the second exhaust path. It is characterized by comprising a control part which performs control to reduce pressure by.
In the centrifuge of the present invention, the control unit performs control to open the valve after the temperature of the centrifuge rotor reaches a preset temperature.
The centrifuge of the present invention includes a plurality of the first exhaust paths each including the check valves set with different cracking pressures, and a selected one of the plurality of first exhaust paths. The centrifuge rotor chamber is configured to be decompressed.
In the centrifuge of the present invention, a plurality of types of the centrifuge rotor can be used, an identifier corresponding to the type is provided in the centrifuge rotor, the centrifuge rotor identification sensor for recognizing the identifier, and the identifier Is used to recognize the type of the centrifuge rotor, select one of the plurality of first exhaust paths according to the type, and decompress the centrifuge rotor chamber by the one first exhaust path. And a control unit that performs control.
The centrifuge of the present invention connects the centrifuge rotor chamber and the atmosphere via the check valve, and the pressure difference between the atmosphere and the centrifuge rotor chamber side is larger than the cracking pressure. A leakage path for communicating the centrifuge rotor chamber and the atmosphere is provided.
The centrifuge of the present invention is configured such that a motor inner space, which is a space provided with a rotor in a drive motor that rotationally drives the centrifuge rotor, communicates with the centrifuge rotor chamber, and is connected to the drive motor. The motor internal space and the atmosphere are connected via the check valve, and when the pressure difference between the air and the motor internal space is larger than the cracking pressure, the motor internal space and the air are connected. It is characterized by having a leak path for communication.
The centrifuge of the present invention includes an exhaust path that is connected to the drive motor and serves as a path for decompressing and exhausting the internal space of the motor and the centrifuge rotor chamber.
The centrifuge of the present invention is characterized in that, in the drive motor, the leak path is provided on a side far from the centrifuge rotor chamber, and the exhaust path is provided on a side close to the centrifuge rotor chamber.
The centrifuge of the present invention is characterized in that, in the drive motor, the exhaust path is provided on a side far from the centrifuge rotor chamber, and the leak path is provided on a side close to the centrifuge rotor chamber.
The centrifuge of the present invention is characterized in that, in the leak path, the check valve is connected to the centrifuge rotor chamber via a valve that can be opened and closed.
The centrifuge of the present invention is characterized in that, in the leak path, the check valve is connected to the inner space of the motor via a valve that can be opened and closed.
The centrifuge of the present invention is characterized in that, in the leakage path, the check valve is connected to the atmosphere via a valve that can be opened and closed.
The centrifuge of the present invention includes a control unit that performs control to depressurize the centrifuge rotor chamber by closing the valve after the valve is opened and air is introduced into the leak path. And
In the centrifuge of the present invention, the control unit performs control to close the valve after the temperature of the centrifuge rotor reaches a predetermined set temperature.
The centrifuge of the present invention includes a plurality of the leak paths each including the check valves set with different cracking pressures, and the atmosphere is introduced into a selected one of the plurality of leak paths. It is characterized by being configured.
In the centrifuge of the present invention, a plurality of types of the centrifuge rotor can be used, an identifier corresponding to the type is provided in the centrifuge rotor, the centrifuge rotor identification sensor for recognizing the identifier, and the identifier A control unit for recognizing the type of the centrifuge rotor, selecting one of the plurality of leak paths according to the type, and performing control for introducing the atmosphere into the one leak path, It is characterized by doing.
In the centrifuge of the present invention, the control unit determines whether or not to operate the decompression pump according to the type.

本発明は以上のように構成されているので、遠心機ロータを冷却し、かつ遠心機ロータ室が減圧される構成を具備する遠心機において、小さな消費電力で効率的な遠心分離処理を行うことができる。   Since the present invention is configured as described above, in the centrifuge having a configuration in which the centrifuge rotor is cooled and the centrifuge rotor chamber is depressurized, an efficient centrifugation process is performed with low power consumption. Can do.

本発明の第1の実施の形態となる遠心機の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the centrifuge used as the 1st Embodiment of this invention. チェックバルブの構造及び動作を説明する図である。It is a figure explaining the structure and operation | movement of a check valve. 本発明の第1の実施の形態となる遠心機の運転方法の第1の例における遠心機ロータ室の圧力、遠心機ロータの回転速度、温度等の時間経過を示す図である。It is a figure which shows time passages, such as the pressure of the centrifuge rotor chamber in the 1st example of the operating method of the centrifuge used as the 1st Embodiment of this invention, the rotational speed of a centrifuge rotor, temperature. 本発明の第1の実施の形態となる遠心機の運転方法の第2の例における遠心機ロータ室の圧力、遠心機ロータの回転速度、温度等の時間経過を示す図である。It is a figure which shows time passages, such as the pressure of the centrifuge rotor chamber, the rotational speed of a centrifuge rotor, temperature, in the 2nd example of the operating method of the centrifuge used as the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態となる遠心機の運転方法の第3の例における遠心機ロータ室の圧力、遠心機ロータの回転速度、温度等の時間経過を示す図である。It is a figure which shows time passages, such as the pressure of the centrifuge rotor chamber in the 3rd example of the operating method of the centrifuge used as the 1st Embodiment of this invention, the rotational speed of a centrifuge rotor, temperature. 本発明の第1の実施の形態となる遠心機の運転方法の第4の例における遠心機ロータ室の圧力、遠心機ロータの回転速度、温度等の時間経過を示す図である。It is a figure which shows time passages, such as the pressure of the centrifuge rotor chamber in the 4th example of the operating method of the centrifuge used as the 1st Embodiment of this invention, the rotational speed of a centrifuge rotor, temperature. 複数種類の遠心機ロータにおける回転速度と風損の関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between the rotational speed in several types of centrifuge rotors, and a windage loss. 本発明の第1の実施の形態となる遠心機の変形例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the modification of the centrifuge used as the 1st Embodiment of this invention. 単一の遠心機ロータにおける回転速度と風損の関係を、遠心機ロータ室の圧力毎に模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between the rotational speed in a single centrifuge rotor, and a windage loss for every pressure of a centrifuge rotor chamber. 本発明の第2の実施の形態となる遠心機の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the centrifuge used as the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態となる遠心機の運転方法の第1の例における遠心機ロータ室の圧力、遠心機ロータの回転速度、温度等の時間経過を示す図である。It is a figure which shows time passages, such as the pressure of the centrifuge rotor chamber in the 1st example of the operating method of the centrifuge used as the 2nd Embodiment of this invention, the rotational speed of a centrifuge rotor, temperature. 本発明の第2の実施の形態となる遠心機の運転方法の第2の例における遠心機ロータ室の圧力、遠心機ロータの回転速度、温度等の時間経過を示す図である。It is a figure which shows time passages, such as the pressure of the centrifuge rotor chamber, the rotational speed of a centrifuge rotor, and temperature in the 2nd example of the operating method of the centrifuge used as the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態となる遠心機の第1の変形例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 1st modification of the centrifuge used as the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態となる遠心機の第2の変形例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 2nd modification of the centrifuge used as the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態となる遠心機の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the centrifuge used as the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態となる遠心機において用いられる駆動モータの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the drive motor used in the centrifuge used as the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態となる遠心機において用いられるチェックバルブの動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement of the check valve used in the centrifuge used as the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態となる遠心機の運転方法の一例における遠心機ロータ室の圧力の時間経過を示す図である。It is a figure which shows the time passage of the pressure of the centrifuge rotor chamber in an example of the operating method of the centrifuge used as the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態となる遠心機の変形例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the modification of the centrifuge used as the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態となる遠心機の変形例において用いられる駆動モータの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the drive motor used in the modification of the centrifuge used as the 3rd Embodiment of this invention.

本発明の実施の形態に係る遠心機について説明する。本発明の実施の形態に係る遠心機においては、接続された箇所の両側の圧力差によって開閉するチェックバルブが用いられる。この開閉の閾値となる圧力(クラッキング圧力)は、予め定められる。同様の機能を有する逆止弁やリリーフ弁等を用いてもよい。   A centrifuge according to an embodiment of the present invention will be described. In the centrifuge according to the embodiment of the present invention, a check valve that opens and closes due to a pressure difference between both sides of a connected portion is used. The pressure (cracking pressure) serving as the opening / closing threshold is determined in advance. A check valve, a relief valve or the like having the same function may be used.

(第1の実施の形態)
第1の実施の形態に係る遠心機10においては、チェックバルブは、遠心機ロータ室と、遠心機ロータ室を排気(減圧)する減圧ポンプとの間に設けられる。このため、チェックバルブは、遠心機ロータ室側の圧力と減圧ポンプ側の圧力差に応じて動作する。図1は、この遠心機10の構成を模式的に示す図である。この遠心機10においては、駆動モータ11によって回転する遠心機ロータ12がボウル13内の遠心機ロータ室14内に設けられる。遠心機ロータ室14が封止されるようにボウル13の上側には開閉可能なドア15が設けられる。また、ボウル13の外側において、遠心機ロータ12の回転軸を中心とした環状に冷却配管16がボウル13を巻回する。冷却配管16には冷凍機17が接続され、冷凍機17によってその温度が制御(冷却)された冷媒が冷却配管16内を循環する。すなわち、冷却配管16と冷凍機17は、ボウル13及び遠心機ロータ12を冷却するための冷却機構として機能する。遠心機ロータ12は冷却配管16とは直接接さないが、上記の構成により、遠心機ロータ12は、ボウル13、遠心機ロータ室14内の空気を介して冷却配管16によって冷却される。また、ボウル13の内面には、ボウル13の内面の温度を測定する温度センサ18が設けられる。高速で回転する遠心機ロータ12の温度を直接測定することは困難であるために、ここでは、温度センサ18によって検出されたボウル13の内面の温度が、遠心機ロータ12の温度の指針とされる、あるいは、遠心機ロータ12の温度と推定される。
(First embodiment)
In the centrifuge 10 according to the first embodiment, the check valve is provided between the centrifuge rotor chamber and a decompression pump that exhausts (depressurizes) the centrifuge rotor chamber. For this reason, the check valve operates according to the pressure difference between the centrifuge rotor chamber side and the pressure reduction pump side. FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of the centrifuge 10. In the centrifuge 10, a centrifuge rotor 12 that is rotated by a drive motor 11 is provided in a centrifuge rotor chamber 14 in a bowl 13. An openable / closable door 15 is provided above the bowl 13 so that the centrifuge rotor chamber 14 is sealed. Further, outside the bowl 13, the cooling pipe 16 winds the bowl 13 in an annular shape around the rotation axis of the centrifuge rotor 12. A refrigerator 17 is connected to the cooling pipe 16, and the refrigerant whose temperature is controlled (cooled) by the refrigerator 17 circulates in the cooling pipe 16. That is, the cooling pipe 16 and the refrigerator 17 function as a cooling mechanism for cooling the bowl 13 and the centrifuge rotor 12. Although the centrifuge rotor 12 is not in direct contact with the cooling pipe 16, the centrifuge rotor 12 is cooled by the cooling pipe 16 through the air in the bowl 13 and the centrifuge rotor chamber 14 by the above configuration. A temperature sensor 18 for measuring the temperature of the inner surface of the bowl 13 is provided on the inner surface of the bowl 13. Since it is difficult to directly measure the temperature of the centrifuge rotor 12 that rotates at high speed, the temperature of the inner surface of the bowl 13 detected by the temperature sensor 18 is used as a guideline for the temperature of the centrifuge rotor 12. Or the temperature of the centrifuge rotor 12 is estimated.

また、遠心機ロータ室14は、減圧(真空排気)される。このための減圧ポンプ(真空ポンプ)20が設けられ、ボウル13には、ボウル13内(遠心機ロータ室14)を減圧排気するための排気口13Aが設けられる。排気口13Aと減圧ポンプ20の間は、第1の排気経路21、第2の排気経路22によって並列に接続される。このため、遠心機ロータ室14は、第1の排気経路21、第2の排気経路22のいずれによっても減圧することができる。   The centrifuge rotor chamber 14 is depressurized (evacuated). For this purpose, a decompression pump (vacuum pump) 20 is provided, and the bowl 13 is provided with an exhaust port 13A for exhausting the inside of the bowl 13 (centrifuge rotor chamber 14) under reduced pressure. The exhaust port 13 </ b> A and the decompression pump 20 are connected in parallel by a first exhaust path 21 and a second exhaust path 22. For this reason, the centrifuge rotor chamber 14 can be decompressed by either the first exhaust path 21 or the second exhaust path 22.

また、この遠心機10は、駆動モータ11、減圧ポンプ20、冷凍機17等を制御する制御部30が設けられる。制御部30は、作業者による操作パネル31の操作に応じて、駆動モータ11、減圧ポンプ20、冷凍機17等を、適切な遠心分離処理が行われるように制御する。遠心機ロータ12内の試料に印加される遠心加速度は駆動モータ11の回転速度(回転数)で定まり、その制御は、制御部30が駆動モータ11を駆動する電流を制御することによって行われる。また、制御部30には、温度センサ18、遠心機ロータ室14内の圧力(減圧状態)を認識する圧力計(センサ)/真空計(センサ)(図示せず)も接続される。このため、制御部30は、これらによって検知された温度や圧力に応じた上記の制御も行うことができる。   In addition, the centrifuge 10 is provided with a control unit 30 that controls the drive motor 11, the decompression pump 20, the refrigerator 17, and the like. The control unit 30 controls the drive motor 11, the decompression pump 20, the refrigerator 17, and the like according to the operation of the operation panel 31 by the operator so that an appropriate centrifugation process is performed. Centrifugal acceleration applied to the sample in the centrifuge rotor 12 is determined by the rotational speed (number of rotations) of the drive motor 11, and the control is performed by the control unit 30 controlling the current that drives the drive motor 11. The control unit 30 is also connected with a temperature sensor 18 and a pressure gauge (sensor) / vacuum gauge (sensor) (not shown) that recognizes the pressure (depressurized state) in the centrifuge rotor chamber 14. For this reason, the control part 30 can also perform said control according to the temperature and pressure detected by these.

遠心機ロータ12は、複数の種類のものの中から作業者に選択されて使用される。遠心機ロータ12は、その種類に応じて形状が異なる。このため、同一の整定回転数(設定回転数)とされた場合でも、この種類に応じて試料に印加される遠心加速度や遠心機ロータ12の慣性モーメントは異なる。このため、遠心分離処理を行うにあたっては、使用される遠心機ロータ12の種類を認識することが必要である。更に、遠心機ロータ12の種類に応じてその風損も異なる。このため、後述するように、遠心機ロータ12の種類に応じて遠心機ロータ室14の減圧の状況を制御することによって、より効率的に遠心分離処理を行うことができる。このため、遠心機ロータ12の表面には、この種類に対応した識別マーク(識別子)12Aが設けられており、ボウル13の内部には、このマークを読み取る識別子センサ(遠心機ロータ識別センサ)19が固定されている。識別子センサ19の出力は制御部30に入力され、制御部30は、装着された遠心機ロータ12の種類を認識することができる。   The centrifuge rotor 12 is selected and used by an operator from a plurality of types. The shape of the centrifuge rotor 12 varies depending on the type. For this reason, even if it is set as the same settling rotation speed (set rotation speed), the centrifugal acceleration applied to a sample and the inertia moment of the centrifuge rotor 12 differ according to this kind. For this reason, it is necessary to recognize the type of the centrifuge rotor 12 used when performing the centrifugation process. Further, the windage loss varies depending on the type of the centrifuge rotor 12. For this reason, as will be described later, by controlling the depressurization state of the centrifuge rotor chamber 14 in accordance with the type of the centrifuge rotor 12, the centrifuge process can be performed more efficiently. For this reason, an identification mark (identifier) 12A corresponding to this type is provided on the surface of the centrifuge rotor 12, and an identifier sensor (centrifuge rotor identification sensor) 19 for reading this mark is provided inside the bowl 13. Is fixed. The output of the identifier sensor 19 is input to the control unit 30, and the control unit 30 can recognize the type of the centrifuge rotor 12 that is mounted.

識別マーク12Aと識別子センサ19の組み合わせは、すでに公知技術であり、遠心機ロータ12に形成された凹部(穴部)の配列を識別マーク12Aとし、これを渦電流式のセンサ(距離センサ)である識別子センサ19で検出し、この配列パターンから遠心機ロータの種類を判別する方式、マグネットとホール素子或いは磁気抵抗素子等のマグネットを検出するためのマグネットセンサでマグネットの配列を検出し、この配列パターンから種類を判別する方式、等を用いることができる。また、他の遠心機ロータ識別方法として、遠心機にカメラを設け、カメラによって撮影された画像によって遠心機ロータの種類を識別してもよい。   The combination of the identification mark 12A and the identifier sensor 19 is already a known technique, and an array of recesses (holes) formed in the centrifuge rotor 12 is used as an identification mark 12A, which is an eddy current sensor (distance sensor). A method of detecting by a certain identifier sensor 19 and discriminating the type of the centrifuge rotor from this arrangement pattern, a magnet arrangement for detecting a magnet and a magnet such as a Hall element or a magnetoresistive element, and the like. A method of discriminating the type from the pattern can be used. Further, as another centrifuge rotor identification method, a centrifuge may be provided with a camera, and the type of the centrifuge rotor may be identified by an image taken by the camera.

この遠心機10は、遠心機ロータ室14を減圧する経路(第1の排気経路21、第2の排気経路22)、及び遠心機ロータ室14を減圧するための制御方法に特徴を有する。図1に示されるように、第1の排気経路21、第2の排気経路22は、排気口13Aと減圧ポンプ20との間を並列に接続している。以下に、第1の排気経路21、第2の排気経路22の構成、及びこれらの制御方法について説明する。   The centrifuge 10 is characterized by a path for depressurizing the centrifuge rotor chamber 14 (first exhaust path 21 and second exhaust path 22) and a control method for depressurizing the centrifuge rotor chamber 14. As shown in FIG. 1, the first exhaust path 21 and the second exhaust path 22 connect the exhaust port 13 </ b> A and the decompression pump 20 in parallel. Below, the structure of the 1st exhaust path 21 and the 2nd exhaust path 22, and these control methods are demonstrated.

まず、第1の排気経路21について説明する。図2は、第1の排気経路21の構成を模式的に示す図である。第1の排気経路21は、排気口13Aと減圧ポンプ20との間を接続する管状とされ、その中にはチェックバルブ50が設けられている。このため、チェックバルブ50が開となった場合に第1の排気経路21を介して減圧ポンプ20によって遠心機ロータ室14は排気(減圧)され、チェックバルブ50が閉となった場合には第1の排気経路21を介して遠心機ロータ室14が排気されることはない。   First, the first exhaust path 21 will be described. FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the first exhaust path 21. The first exhaust path 21 has a tubular shape connecting the exhaust port 13A and the decompression pump 20, and a check valve 50 is provided therein. For this reason, when the check valve 50 is opened, the centrifuge rotor chamber 14 is evacuated (depressurized) by the decompression pump 20 through the first exhaust path 21, and when the check valve 50 is closed, The centrifuge rotor chamber 14 is not exhausted via one exhaust path 21.

チェックバルブ50は、その両側、すなわち、遠心機ロータ室14(排気口13A)側と減圧ポンプ20側の圧力差に応じて自動的に開閉動作をする。ここで、遠心機ロータ室14側(一方の側)の圧力をP、減圧ポンプ20側(他方の側)の圧力をPとすると、減圧中においては、遠心機ロータ室14は減圧ポンプ20側からのみ減圧されるため、一般にはP≧Pである。また、チェックバルブ50においては、ボール50Aと、ボール50Aを遠心機ロータ室14側に付勢することによって流路を閉塞させるバネ50Bが設けられている。このため、チェックバルブ50においては、バネ50Bに応じたクラッキング圧力Pが設定され、P>P+P(あるいはP−P>P)の場合においてのみ、チェックバルブ50が開となる。Pは、例えば1/3〜1/2気圧程度(34kPa程度)とされる。この圧力は、遠心機ロータ室14内においてボウル13と遠心機ロータ12との間で空気によって充分な熱伝導が可能な範囲に設定される。 The check valve 50 automatically opens and closes according to the pressure difference between both sides, that is, the centrifuge rotor chamber 14 (exhaust port 13A) side and the decompression pump 20 side. Here, if the pressure on the centrifuge rotor chamber 14 side (one side) is P C and the pressure on the decompression pump 20 side (the other side) is P P , the centrifuge rotor chamber 14 is a decompression pump during decompression. Since the pressure is reduced only from the 20 side, generally P C ≧ P P. In the check valve 50, a ball 50A and a spring 50B that closes the flow path by urging the ball 50A toward the centrifuge rotor chamber 14 are provided. Therefore, in the check valve 50, the cracking pressure P S in accordance with the spring 50B is set, only in the case of P C> P S + P P ( or P C -P P> P S) , the check valve 50 is opened It becomes. P S is, for example, about 1 / 3-1 / 2 atm (about 34 kPa). This pressure is set within a range in which sufficient heat conduction can be performed by air between the bowl 13 and the centrifuge rotor 12 in the centrifuge rotor chamber 14.

図2(a)は、遠心機ロータ室14が大気圧である状態から減圧をする際の状況を示す。図2(a)においては、遠心機ロータ室14の圧力P=大気圧PATM(約101kPa)である。減圧ポンプ20がオンされていない状態では、減圧ポンプ20側の圧力Pも大気圧PATMであるため、P=Pであり、P<P+Pとなり、チェックバルブ50は閉となる。すなわち、第1の排気経路21はチェックバルブ50によって遮断されている。 FIG. 2A shows a situation when the centrifuge rotor chamber 14 is depressurized from the atmospheric pressure. In FIG. 2A, the pressure P C in the centrifuge rotor chamber 14 is the atmospheric pressure P ATM (about 101 kPa). In a state where the vacuum pump 20 is not turned on, since the pressure P P in the vacuum pump 20 side is atmospheric pressure P ATM, a P C = P P, P C <P S + P P , and the check valve 50 is closed It becomes. That is, the first exhaust path 21 is blocked by the check valve 50.

図2(b)は、図2(a)の状態から、減圧ポンプ20をオンさせた後の状態を示す。図2(a)の状態では、チェックバルブ50は閉とされているため、この状態で減圧ポンプ20がオンされると、その圧力Pは短時間で大気圧から大きく低下し、P=PATM>>Pとなる。このため、上記のP>P+Pが満たされ、チェックバルブ50が開となり、遠心機ロータ室14の圧力PはPATMから低下を開始する。すなわち、第1の排気経路21が開いた状態となり、遠心機ロータ室14が減圧される。なお、この際、ボール50Aが排気の際の抵抗となり、排気の際にはボール50Aには減圧ポンプ20側に力が加わり、排気抵抗によってバネ50Bが縮むため、この場合においてボール50Aに対してバネ50Bが及ぼす圧力は、P’(P’>P)となる。 FIG. 2B shows a state after the decompression pump 20 is turned on from the state of FIG. Figure in the state of 2 (a), since the check valve 50 is closed, the vacuum pump 20 in this state is turned on, the pressure P P is greatly reduced from the atmospheric pressure in a short time, P C = the P ATM >> P P. Therefore, the above P C > P S + P P is satisfied, the check valve 50 is opened, and the pressure P C in the centrifuge rotor chamber 14 starts to decrease from P ATM . That is, the first exhaust path 21 is opened, and the centrifuge rotor chamber 14 is decompressed. At this time, the ball 50A becomes a resistance at the time of exhaust, and at the time of exhaust, a force is applied to the ball 50A on the pressure reducing pump 20 side, and the spring 50B contracts due to the exhaust resistance. The pressure exerted by the spring 50B is P S ′ (P S ′> P S ).

その後、P>P’+Pの条件が満たされる限りにおいて、チェックバルブ50は開の状態が維持されるため、遠心機ロータ室14の圧力Pは低下を続ける。減圧ポンプ20側の圧力Pも低下を続けるが、一定の圧力PP1付近で飽和する。このため、遠心機ロータ室14の圧力Pが減少を続けると、P=P’+Pの関係が満たされる。この場合には、図2(c)に示されるように、チェックバルブ50は再び閉となる。すなわち、第1の排気経路21は、再び閉じる。この場合には、バネ50Bは伸びた状態となるため、ボール50Aに対してバネ50Bが及ぼす圧力P’はPと等しくなる。このため、第1の排気経路21のみによって遠心機ロータ室14を減圧した場合には、遠心機ロータ室14の圧力は、チェックバルブ50のクラッキング圧力であるPとPP1の和に維持される。 Thereafter, as long as the condition of P C > P S ′ + P P is satisfied, the check valve 50 is kept open, so the pressure P C of the centrifuge rotor chamber 14 continues to decrease. The pressure P P on the pressure reducing pump 20 side also continues to decrease, but saturates near a certain pressure P P1 . Therefore, the pressure P C of the centrifuge rotor chamber 14 is continued to decrease, the relation P C = P S '+ P P is satisfied. In this case, as shown in FIG. 2C, the check valve 50 is closed again. That is, the first exhaust path 21 is closed again. In this case, since the state spring 50B is the extended, the pressure P S 'on the spring 50B is relative to the ball 50A is equal to P S. Therefore, when the vacuum centrifuge rotor chamber 14 only by the first exhaust path 21, the pressure in the centrifuge rotor chamber 14 is maintained in the sum of P S and P P1 is a cracking pressure of the check valve 50 The

前記の通り、Pは1/3〜1/2気圧程度とされるのに対し、PP1は減圧ポンプ20の排気能力によって定まり、一般的には、例えば1kPa(約0.01気圧)以下である。このため、P>>PP1であり、図2(c)の状態は、P≒Pとなった場合に実現される。このため、上記のチェックバルブ50を用いることにより、遠心機ロータ室14の圧力が大気圧からクラッキング圧力Pとなるまで、第1の排気経路21を介して減圧することができる。あるいは、第1の排気経路21によって、Pを下回る圧力まで遠心機ロータ室14を減圧することはできない。すなわち、こうしたチェックバルブ50によって、クラッキング圧力Pに応じた第1の排気経路21の開閉動作が自動的に行われる。クラッキング圧力Pは、バネ50Bの設定によって、予め設定することができる。 As described above, while P S is set to about 1 / 3-1 / 2 atm, P P1 is determined by the exhaust capacity of the vacuum pump 20, in general, for example 1 kPa (about 0.01 atm) or less It is. Therefore, P S >> P P1 and the state of FIG. 2C is realized when P C ≈P S. Therefore, by using the above-mentioned check valve 50, the pressure in the centrifuge rotor chamber 14 from atmospheric pressure to a cracking pressure P S, it is possible to reduce the pressure through the first exhaust path 21. Alternatively, the first exhaust path 21, it is not possible to vacuum centrifuge rotor chamber 14 to a pressure below P S. That is, by such a check valve 50, opening and closing operation of the first exhaust path 21 in response to the cracking pressure P S is automatically performed. Cracking pressure P S is the set of spring 50B, it can be set in advance.

一方、第2の排気経路22においては、前記のチェックバルブ50の代わりに、電磁バルブ(バルブ)51が設けられる。電磁バルブ51は、例えばソレノイドを用いてその開閉動作が制御されるバルブであり、前記のチェックバルブ50とは異なり、その動作は制御部30によって制御される。このため、電磁バルブ51を開とし、減圧ポンプ20の排気能力で定まる圧力(例えば10kPa以下)まで、第2の排気経路22によって遠心機ロータ室14を減圧することができる。   On the other hand, in the second exhaust path 22, an electromagnetic valve (valve) 51 is provided instead of the check valve 50. The electromagnetic valve 51 is a valve whose opening / closing operation is controlled using, for example, a solenoid. Unlike the check valve 50, the operation is controlled by the control unit 30. Therefore, the centrifuge rotor chamber 14 can be decompressed by the second exhaust path 22 until the electromagnetic valve 51 is opened and the pressure determined by the exhaust capacity of the decompression pump 20 (for example, 10 kPa or less).

上記の遠心機10においては、特に、第1の排気経路21においてチェックバルブ50が用いられることによって、効率的に遠心分離処理を行うことができる。この際、第2の排気経路22における電磁バルブ51を制御部30が制御することによって、更に効率的に遠心分離処理を行うことができる。この点について以下に説明する。   In the centrifuge 10 described above, in particular, the use of the check valve 50 in the first exhaust path 21 enables efficient centrifugal separation processing. At this time, the control unit 30 controls the electromagnetic valve 51 in the second exhaust path 22 so that the centrifugal separation process can be performed more efficiently. This will be described below.

図3は、上記の遠心機10における、遠心機ロータ室14の圧力P、遠心機ロータ12の回転速度、遠心機ロータ12の温度の時間経過の一例(第1の例)を示す。ここでは、第2の排気経路22は用いない、すなわち、電磁バルブ51を常時閉じた状態とした場合の動作について説明する。ここで、参考のためにP、P(P’)+Pも同時に示している。ここで、t30の時点までは減圧ポンプ20は停止し、遠心機ロータ室14、減圧ポンプ20は共に大気圧(PATM)であるものとする。このため、t30の時点では第1の排気経路21は図2(a)の状態である、すなわち、t30の時点までは第1の排気経路21は閉じた状態とされる。 FIG. 3 shows an example (first example) of time lapse of the pressure P C of the centrifuge rotor chamber 14, the rotation speed of the centrifuge rotor 12, and the temperature of the centrifuge rotor 12 in the centrifuge 10. Here, the operation when the second exhaust path 22 is not used, that is, when the electromagnetic valve 51 is always closed will be described. Here, P P and P S (P S ′) + P P are also shown for reference. Here, up to the point of t 30 is decompression pump 20 is stopped and the centrifuge rotor chamber 14, it is assumed decompression pump 20 are both atmospheric (P ATM). Therefore, the first exhaust path 21 at the time of t 30 is the state of FIG. 2 (a), i.e., up to the point of t 30 is a closed first exhaust path 21.

この状態から、t30の時点で減圧ポンプ20がオンとされるため、Pが低下を開始する。その後、Pが低下したためにt31の時点でP=P+Pとなり、以降はP>P’+Pの関係が満たされる間は、第1の排気経路21によって遠心機ロータ室14は減圧される。その後、Pは減圧ポンプ20の排気能力で定まる圧力(図3においてはほぼ零)まで低下し、これに伴ってPも低下するが、P≒Pとなったt33の時点で、前記の通り、第1の排気経路21が閉じるため、以降は減圧されず、P≒Pの状態が維持される。 From this state, the vacuum pump 20 at time t 30 is turned on, P P starts to decrease. Thereafter, since P P decreased, P c = P S + P P at time t 31 , and thereafter, the centrifuge rotor is driven by the first exhaust path 21 while the relationship of P C > P S ′ + P P is satisfied. Chamber 14 is depressurized. Then, at the time of P P is reduced to a pressure determined by the exhaust capacity of the vacuum pump 20 (substantially zero in FIG. 3), but P C is also reduced along with this, t 33 became P C ≒ P S the street, since the first exhaust path 21 is closed, since is not reduced pressure, the state of P C ≒ P S is maintained.

この間において、t30から、t30<t32<t33となるt32までの間に、遠心機ロータ12の回転速度は上昇し、t32以降は、その回転速度は22000rpmで一定(整定運転)とされる。このため、図3の例においては、本来風損が大きくなるPが大きな状態においては、遠心機ロータ12の回転速度が低いために、風損は抑制される。 During this time, from t 30, until t 32 as the t 30 <t 32 <t 33 , the rotational speed of the centrifuge rotor 12 is raised, t 32 later, the rotational speed is constant 22000Rpm (settling operation ). Therefore, in the example of FIG. 3, in the P C originally wind loss increases large state, because the rotational speed of the centrifuge rotor 12 is low, windage loss is suppressed.

一方、PがPATMに近い状態において遠心機ロータ12は特に効率的に冷却されるため、図3に示されるように、t30〜t32までの期間において遠心機ロータ12の温度の低下率が大きい。ただし、t32あるいはt33以降においても、PはP程度に維持されるために、遠心機ロータ12は効率的に冷却される。すなわち、チェックバルブ50を用いることによって、遠心機ロータ室14の圧力がP以下となることが自動的に抑制されるために、遠心機ロータ12の冷却を効率的に行うことができる。この際、Pは、冷却が効率的に行われ、かつ風損も抑制される程度に設定される。このため、冷凍機17、駆動モータ11の消費電力を低減することができる。 Meanwhile, since the P C is the centrifuge rotor 12 in a state close to P ATM is particularly efficiently cooled, as shown in FIG. 3, lowering of the temperature of the centrifuge rotor 12 in the period until t 30 ~t 32 The rate is large. However, in the following t 32 or t 33 is also to P C is maintained at approximately P S, centrifuge rotor 12 is efficiently cooled. That is, by using the check valve 50, the pressure in the centrifuge rotor chamber 14 is automatically suppressed from becoming PS or lower, so that the centrifuge rotor 12 can be efficiently cooled. At this time, P S is cooled is performed efficiently, and windage losses are also set to the extent suppressed. For this reason, the power consumption of the refrigerator 17 and the drive motor 11 can be reduced.

図4は、上記の遠心機10における、遠心機ロータ室14の圧力P、遠心機ロータ12の回転速度、遠心機ロータ12の温度の時間経過の他の一例(第2の例)を示す。この例においては、第2の排気経路22も用いられている。このため、図の下側には、電磁バルブ51の開閉の状態についても記載している。 FIG. 4 shows another example (second example) of time elapse of the pressure P C of the centrifuge rotor chamber 14, the rotational speed of the centrifuge rotor 12, and the temperature of the centrifuge rotor 12 in the centrifuge 10. . In this example, the second exhaust path 22 is also used. For this reason, the state of opening and closing of the electromagnetic valve 51 is also described on the lower side of the figure.

ここでは、減圧ポンプ20がオンとされたt40の時点から、電磁バルブ51が開とされる、すなわち、第2の排気経路22が開とされる。このため、第1の排気経路21と共に第2の排気経路22を用いて、効率的に遠心機ロータ室14が減圧される。このため、図3の場合よりもPの低下率を大きくすることができる。その後、P≒Pとなったt41の時点で、電磁バルブ51が閉とされるため、以降は第2の排気経路22は閉じ、遠心機ロータ室14の圧力Pは、第1の排気経路21によってのみ左右される。ただし、この時点では、前記と同様に、第1の排気経路21も閉じている。 Here, the vacuum pump 20 from the time point t 40, which is turned on, is an electromagnetic valve 51 is opened, that is, the second exhaust path 22 is opened. For this reason, the centrifuge rotor chamber 14 is efficiently decompressed using the second exhaust path 22 together with the first exhaust path 21. Therefore, it is possible to increase the decreasing rate of P C than in FIG. Then, at time t 41 became P CP S, the electromagnetic valve 51 is closed, after the closed second exhaust path 22, the pressure P C of the centrifuge rotor chamber 14, a first This depends only on the exhaust path 21. However, at this time, the first exhaust path 21 is also closed as described above.

その後、遠心機ロータ室14の微少リーク等によってPが上昇してP>P+Pとなったt42の時点において、再び第1の排気経路21が開くため、再びP≒Pとなるまで遠心機ロータ室14の減圧が行われる。このため、以降は遠心機ロータ室14の圧力はP付近で一定とされる。t41の時点となったか否か(P≒Pとなったか否か)は、遠心機ロータ室14に圧力計が設けられている場合には、この出力を元に制御部30が判断することができる。ただし、このタイミングを厳密に制御する必要はない。t41の時点でP>Pであれば、以降は図3の場合と同様に第1の排気経路21によってP≒Pとなるまで減圧され、t41の時点でP<Pであれば、以降は第1の排気経路21は閉じるため、遠心機ロータ室14はこれ以上減圧されない。このため、例えば、t41をt40の時点から一定時間経過後としてもよい。 Thereafter, at a time point t 42 became P C> P S + P P and P C is increased by small leak or the like of the centrifuge rotor chamber 14, to open the first exhaust path 21 again, and again P C ≒ P The centrifuge rotor chamber 14 is depressurized until S is reached. Therefore, since the pressure of the centrifuge rotor chamber 14 is constant in the vicinity of P S. whether it is a time point t 41 (whether a P C ≒ P S), when the pressure gauge is provided in the centrifuge rotor chamber 14, the controller 30 determines the output to the original can do. However, it is not necessary to strictly control this timing. If P C> P S at time t 41, since is depressurized until P CP S by the first exhaust path 21 as in FIG. 3, P at time t 41 C <P If it is S , since the first exhaust path 21 is closed thereafter, the centrifuge rotor chamber 14 is not further decompressed. Thus, for example, a t 41 may be after a predetermined time has elapsed from the time point of t 40.

この間における遠心機ロータ12の回転速度、温度の変化については、図3の例と同様である。ただし、図4の例においては、第2の排気経路22を減圧開始初期に用いることによって、P≒Pとなるまでの時間が短縮される。このため、これに応じて遠心機ロータ12の回転速度の上昇率も高めることができる。すなわち、より効率的な遠心分離処理を行うことができる。 Changes in the rotational speed and temperature of the centrifuge rotor 12 during this time are the same as in the example of FIG. However, in the example of FIG. 4, by using the second exhaust path 22 to the pressure-decrease start early, which reduces the time until the P C ≒ P S. For this reason, the rate of increase in the rotational speed of the centrifuge rotor 12 can be increased accordingly. That is, a more efficient centrifugation process can be performed.

図5は、上記の遠心機10における、遠心機ロータ室14の圧力P、遠心機ロータ12の回転速度、遠心機ロータ12の温度の時間経過の他の一例(第3の例)を示す。この例においては、第2の例とは逆に、遠心分離処理の開始後に充分な時間が経過した後で第2の排気経路22が用いられる。 FIG. 5 shows another example (third example) of time lapse of the pressure P C of the centrifuge rotor chamber 14, the rotational speed of the centrifuge rotor 12, and the temperature of the centrifuge rotor 12 in the centrifuge 10 described above. . In this example, contrary to the second example, the second exhaust path 22 is used after a sufficient time has elapsed after the start of the centrifugation process.

図5において、t54は図4に示された以降の時点であり、この時点では整定運転が行われており、遠心機ロータ12の回転速度は一定となっている。また、前記の通り、遠心機ロータ室14の圧力は、P≒Pの状態に維持されている。この場合において、遠心機ロータ12の設定温度(目標温度)は10℃であるものとする。t54の時点では、遠心機ロータ12の温度はまだこの設定温度には達しておらず、温度は低下を続けている。前記の通り、この状態で電磁バルブ51は閉とされる。 In FIG. 5, t 54 is the time after that shown in FIG. 4 has been carried out settling operation at this time, the rotational speed of the centrifuge rotor 12 is constant. Further, as described above, the pressure of the centrifuge rotor chamber 14 is maintained in a state of P C ≒ P S. In this case, it is assumed that the set temperature (target temperature) of the centrifuge rotor 12 is 10 ° C. At the time of t 54, the temperature of the centrifuge rotor 12 has not yet reached this preset temperature, the temperature continues to decrease. As described above, in this state, the electromagnetic valve 51 is closed.

その後、遠心機ロータ12の温度が設定温度まで低下したt55の時点において、電磁バルブ51が開とされる。これによって、PはPから大きく低下し、P(図5においてはほぼ零)に近づく。これによって、遠心機ロータ12の風損を更に低下させることができるため、駆動モータ11の消費電力を低減することができる。また、これによって、遠心機ロータ12からの発熱も更に低下するため、冷却配管16による冷却能力を低下させることができ、冷凍機17の消費電力も低下させることができる。すなわち、遠心機10における遠心分離処理中の消費電力を低減することができる。t55の時点となったか否か(遠心機ロータ12の温度が設定温度に達したか否か)は、温度センサ18の出力に基づいて制御部30が判定することができる。 Thereafter, at a time point t 55 where the temperature of the centrifuge rotor 12 is lowered to a set temperature, is an electromagnetic valve 51 is opened. Thus, P C is greatly reduced from P S, it approaches P P (substantially zero in FIG. 5). Thereby, since the windage loss of the centrifuge rotor 12 can be further reduced, the power consumption of the drive motor 11 can be reduced. Moreover, since the heat_generation | fever from the centrifuge rotor 12 falls further by this, the cooling capability by the cooling piping 16 can be reduced, and the power consumption of the refrigerator 17 can also be reduced. That is, the power consumption during the centrifugal separation process in the centrifuge 10 can be reduced. whether it is a time point t 55 (whether the temperature of the centrifuge rotor 12 has reached the set temperature) can be controller 30 is determined based on the output of the temperature sensor 18.

図6は、上記の遠心機10における、遠心機ロータ室14の圧力P、遠心機ロータ12の回転速度、遠心機ロータ12の温度の時間経過の他の一例(第4の例)を示す。この場合には、遠心機ロータ12の設定温度が高い、あるいは遠心機ロータ室14が予め予冷されているために、冷却に要する時間が極めて短いものとする。この場合には、図5の場合と同様に、温度制御のためにPをP程度に高く維持するよりも、Pを小さくして風損を抑制することを優先した方が好ましい。このため、図6においては、減圧ポンプ20の運転開始時(t60の時点)から、電磁バルブ51の開状態を維持し、第2の排気経路22を常時開としている。これによって、整定運転に至るまでの時間も短くすることができ、かつ図5の例と同様に、駆動モータ11、冷凍機17の消費電力を低減することができる。前記と同様に、温度センサ18の出力に基づいて制御部30がこうした制御を行うことができる。 Figure 6 shows the centrifuge 10 described above, the pressure P C of the centrifuge rotor chamber 14, the rotational speed of the centrifuge rotor 12, another example of the time course of the temperature of the centrifuge rotor 12 (fourth example) . In this case, since the set temperature of the centrifuge rotor 12 is high or the centrifuge rotor chamber 14 is precooled in advance, the time required for cooling is extremely short. In this case, as in the case of FIG. 5, rather than maintaining a high P C to about P S for temperature control, preferably better to preferentially suppressing windage loss by reducing the P C. Therefore, in FIG. 6, from the start of operation of the vacuum pump 20 (time point t 60), to maintain the open state of the electromagnetic valve 51, and open the second exhaust path 22 at all times. As a result, the time until the settling operation can be shortened, and the power consumption of the drive motor 11 and the refrigerator 17 can be reduced as in the example of FIG. As described above, the control unit 30 can perform such control based on the output of the temperature sensor 18.

次に、遠心機ロータ12の種類に応じた制御について説明する。前記の通り、遠心機ロータ12には複数の種類(形状)が設けられ、種類に応じて風損も異なり、冷却効率も異なる。例えば、遠心機ロータ12の外径が大きな場合には、外周部分での空気との速度差が大きくなるために風損が大きくなる一方で、図1の構成では遠心機ロータ12が外周から冷却されるために、冷却効率は高くなる。遠心機ロータ12の外径が小さな場合には、この逆に、風損が小さく、冷却効率が低くなる。こうした状況を、回転速度と風損の関係として図7に模式的に示す。ここで、遠心機ロータ12の種類としてAとBの2種類を想定し、ロータAの外径はロータBの外径よりも大きいものとする。ここで示された風損は、大気圧時のものとする。また、ここで示された冷却能力限度とは、風損がこれを超えると、もはや温度制御(冷却)が困難となる限度である。このため、仮に遠心機ロータ室14が大気圧の状態で遠心分離処理を行う場合には、風損がこの限度を下回る範囲での回転速度での運転が必要となる。前記の通り、同一回転数における風損はロータAの方が大きいが、冷却効率が高いため、冷却能力限度もロータAの方が大きい。   Next, control according to the type of the centrifuge rotor 12 will be described. As described above, the centrifuge rotor 12 is provided with a plurality of types (shapes), and the windage loss and the cooling efficiency differ depending on the types. For example, when the outer diameter of the centrifuge rotor 12 is large, the speed difference from the air at the outer peripheral portion increases, so that the windage loss increases. On the other hand, in the configuration of FIG. Therefore, the cooling efficiency is increased. Conversely, when the outer diameter of the centrifuge rotor 12 is small, the windage loss is small and the cooling efficiency is low. Such a situation is schematically shown in FIG. 7 as the relationship between the rotational speed and the windage loss. Here, two types of A and B are assumed as the types of the centrifuge rotor 12, and the outer diameter of the rotor A is larger than the outer diameter of the rotor B. The windage loss shown here is assumed to be at atmospheric pressure. Moreover, the cooling capacity limit shown here is a limit at which temperature control (cooling) is no longer difficult when the windage loss exceeds this. For this reason, if the centrifuge rotor chamber 14 is subjected to centrifugal separation in a state of atmospheric pressure, it is necessary to operate at a rotational speed in a range where the windage falls below this limit. As described above, the windage loss at the same rotational speed is larger in the rotor A, but since the cooling efficiency is higher, the cooling capacity limit is also larger in the rotor A.

外径の大きなロータAは、大量の試料を一度に処理するのに用いられ、遠心機ロータの強度が遠心力による荷重に耐えられるように、ロータAの最高回転速度NAMAXは、ロータBの最高回転速度NBMAXよりも小さく設定される。このため、ロータAにおける風損は、回転速度がNAMAXの場合においても、冷却能力限度よりも低い。このため、ロータAを用いた場合には、ロータ室14が大気圧であっても温度制御を行った上で遠心分離処理を行うことができる。 The rotor A with a large outer diameter is used to process a large amount of samples at once, and the maximum rotational speed NAMAX of the rotor A is such that the strength of the centrifuge rotor can withstand the load caused by centrifugal force. It is set smaller than the maximum rotation speed N BMAX . For this reason, the windage loss in the rotor A is lower than the cooling capacity limit even when the rotational speed is NAMAX . For this reason, when the rotor A is used, the centrifugal separation process can be performed after temperature control is performed even if the rotor chamber 14 is at atmospheric pressure.

一方、外径の小さなロータBは、少量の試料を高速で回転させるため、回転速度がNBMAXよりも低いNB1の場合に、風損がその冷却能力限度と等しくなり、これ以上の回転速度では、風損はその冷却能力限度を上回る。このため、ロータBが用いられた場合に、回転速度がNB1以上と設定される場合には、ロータ室14を減圧することが必要である。 On the other hand, since the rotor B with a small outer diameter rotates a small amount of sample at a high speed, in the case of N B1 where the rotation speed is lower than N BMAX , the windage loss becomes equal to the cooling capacity limit, and the rotation speed higher than this. Then, the windage damage exceeds its cooling capacity limit. For this reason, when the rotor B is used, it is necessary to decompress the rotor chamber 14 when the rotation speed is set to be NB1 or more.

このため、制御部30は、識別子センサ19の出力より遠心機ロータ12の種類を認識し、その種類や設定された整定回転数(整定運転時の回転速度より、減圧ポンプ20を動作させるか否かの判断をすることができる。これによって、遠心機ロータ室14を不必要に減圧することが抑制され、遠心機10の消費電力を低減し、かつ遠心分離処理の効率化を図ることもできる。   For this reason, the control unit 30 recognizes the type of the centrifuge rotor 12 from the output of the identifier sensor 19, and determines whether or not to operate the decompression pump 20 based on the type and the settling rotational speed (the rotational speed during the settling operation). As a result, unnecessary decompression of the centrifuge rotor chamber 14 can be suppressed, power consumption of the centrifuge 10 can be reduced, and the efficiency of the centrifugation process can be improved. .

図1の構成においては、チェックバルブ50(第1の排気経路21)が一つのみ用いられたが、これを複数にして、遠心機ロータ12の種類に応じた更なる制御を行うこともできる。図8は、上記の遠心機10のこのような変形例となる遠心機110の構成を図1に対応させて示す図である。この遠心機110においては、前記の遠心機10における第1の排気経路21が、並列に接続された第1の排気経路第1分岐路211、第1の排気経路第2分岐路212に置換されている。第1の排気経路第1分岐路211、第1の排気経路第2分岐路212には、それぞれ前記と同様にチェックバルブ501、502が設けられており、排気口13A側には、それぞれ電磁バルブ(バルブ)511、512が設けられている。チェックバルブ501、502の機能は前記のチェックバルブ50と同様であり、電磁バルブ511、512の機能は前記の電磁バルブ51と同様である。電磁バルブ511、512の開閉は、制御部30によって制御される。   In the configuration of FIG. 1, only one check valve 50 (first exhaust path 21) is used. However, it is possible to perform more control according to the type of the centrifuge rotor 12 by using a plurality of check valves 50. . FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a centrifuge 110 as a modification of the centrifuge 10 described above in correspondence with FIG. In the centrifuge 110, the first exhaust path 21 in the centrifuge 10 is replaced with a first exhaust path first branch path 211 and a first exhaust path second branch path 212 connected in parallel. ing. The first exhaust passage first branch passage 211 and the first exhaust passage second branch passage 212 are respectively provided with check valves 501 and 502 in the same manner as described above, and electromagnetic valves are respectively provided on the exhaust port 13A side. (Valves) 511 and 512 are provided. The functions of the check valves 501 and 502 are the same as those of the check valve 50, and the functions of the electromagnetic valves 511 and 512 are the same as those of the electromagnetic valve 51. The opening and closing of the electromagnetic valves 511 and 512 is controlled by the control unit 30.

ここで、電磁バルブ511を開とし、電磁バルブ512を閉とすれば、第1の排気経路第1分岐路211が、遠心機10における第1の排気経路21と同様に機能し、電磁バルブ511を閉とし、電磁バルブ512を開とすれば、第1の排気経路第2分岐路212が、遠心機10における第1の排気経路21と同様に機能することは明らかである。このため、チェックバルブ501、502のクラッキング圧力をそれぞれPS1、PS2(PS1>PS2)とすれば、電磁バルブ511、512の開閉を操作し、第1の排気経路第1分岐路211、第1の排気経路第2分岐路212のいずれかが選択されるようにすれば、図3、4の場合において遠心機ロータ室14の圧力を、PS1、PS2のいずれかに設定することができる。 If the electromagnetic valve 511 is opened and the electromagnetic valve 512 is closed, the first exhaust path first branch path 211 functions in the same manner as the first exhaust path 21 in the centrifuge 10, and the electromagnetic valve 511. If the valve is closed and the electromagnetic valve 512 is opened, it is clear that the first exhaust path second branch path 212 functions in the same manner as the first exhaust path 21 in the centrifuge 10. Therefore, if the cracking pressures of the check valves 501 and 502 are P S1 and P S2 (P S1 > P S2 ), the electromagnetic valves 511 and 512 are opened and closed, and the first exhaust path first branching path 211 is operated. If any one of the first exhaust path and the second branch path 212 is selected, the pressure in the centrifuge rotor chamber 14 is set to either P S1 or P S2 in the case of FIGS. be able to.

こうした構成によって、遠心分離処理を更に効率的に行い、遠心機110の消費電力を小さくすることができる。以下に、この点について説明する。図9は、ある一つの遠心機ロータにおける回転数と風損の関係を、遠心機ロータ室14の圧力P毎に図7と同様に示す。ここで、Pは、PATM(大気圧)、PC1(PC1<PATM)、PC2(PC2<PC1)の3種類としている。風損は、Pが低いほど小さくなる。 With such a configuration, the centrifugal separation process can be performed more efficiently, and the power consumption of the centrifuge 110 can be reduced. This point will be described below. Figure 9 shows the relationship between the rotational speed and the windage loss in one certain centrifuge rotor, similarly to FIG. 7 for each pressure P C of the centrifuge rotor chamber 14. Here, P C is, P ATM (atmospheric pressure), P C1 (P C1 < P ATM), is set to three types of P C2 (P C2 <P C1 ). Windage is smaller the lower the P C.

図9の特性においては、遠心機ロータの温度制御(冷却)は、遠心機ロータ室14が大気圧の場合には回転速度がN以下の場合、遠心機ロータ室14の圧力がPC1の場合には回転速度がN以下の場合、遠心機ロータ室14の圧力がPC2の場合には回転速度がNmax(最大回転速度)以下の場合に、可能となる。ただし、冷却時間を短縮するためには、遠心機ロータ室14の減圧を極力行わない(Pを大気圧に近づける)ことが好ましい。このためには、図9において、冷却能力限度を超えない範囲で冷却能力限度に近い範囲で運転を行うことが好ましい。このため、図9において、実線で示された範囲で運転を行うことが好ましい。すなわち、回転速度がN以下の場合には遠心機ロータ室14を大気圧とし、回転速度がNを超えN以下である場合には遠心機ロータ室の圧力をPC1とし、回転速度がNを超える場合には遠心機ロータ室の圧力をPC2とすることが好ましい。 In the characteristics of FIG. 9, the temperature control (cooling) of the centrifuge rotor is such that when the centrifuge rotor chamber 14 is at atmospheric pressure and the rotation speed is N 1 or less, the pressure in the centrifuge rotor chamber 14 is PC1 . In this case, this is possible when the rotational speed is N 2 or less, and when the pressure in the centrifuge rotor chamber 14 is PC 2 , the rotational speed is N max (maximum rotational speed) or less. However, in order to shorten the cooling time, (closer to P C to the atmospheric pressure) is not as much as possible to perform the decompression of the centrifuge rotor chamber 14 is preferred. For this purpose, in FIG. 9, it is preferable to operate within a range close to the cooling capacity limit within a range not exceeding the cooling capacity limit. For this reason, in FIG. 9, it is preferable to drive | operate in the range shown as the continuous line. That is, when the rotation speed is N 1 or less, the centrifuge rotor chamber 14 is set to atmospheric pressure, and when the rotation speed exceeds N 1 and is N 2 or less, the pressure of the centrifuge rotor chamber is set to PC 1 and the rotation speed is set. There it is preferable to set the pressure of the centrifuge rotor chamber and P C2 when more than N 2.

S1=PC1、PS2=PC2とし、回転速度がN以下の場合には減圧ポンプ20をオンさせず、回転速度がNを超えN以下である場合には第1の排気経路第1分岐路211を用い、回転速度がNを超える場合には第1の排気経路第2分岐路212を用いれば、図9の実線で示された範囲で運転が行われる。制御部30は、指定された回転速度に応じて、こうした切り替え動作(電磁バルブ211A、212Aの開閉動作)を行わせることができる。なお、図9の実線で示された例では、風損が冷却能力限度に達した時点で切り替え動作が行われたが、実際には、冷却能力限度までに余裕を残した状態で切り替え動作を行うことが好ましい。また、図8の構成では、上記のように第1の排気経路の分岐路(第1の排気経路)が2つ設けられていたが、この分岐路(第1の排気経路)を3つ以上設け、こうした設定の選択肢をより多くすることもできる。 P S1 = P C1 , P S2 = P C2 , and if the rotational speed is N 1 or less, the decompression pump 20 is not turned on, and if the rotational speed exceeds N 1 and is N 2 or less, the first exhaust When the route first branch 211 is used and the rotational speed exceeds N 2 , the first exhaust route second branch 212 is used, and the operation is performed within the range indicated by the solid line in FIG. The control unit 30 can perform such switching operation (opening / closing operation of the electromagnetic valves 211A and 212A) according to the designated rotation speed. In the example shown by the solid line in FIG. 9, the switching operation is performed when the windage loss reaches the cooling capacity limit. However, in practice, the switching operation is performed with a margin left until the cooling capacity limit. Preferably it is done. Further, in the configuration of FIG. 8, two branch paths (first exhaust paths) of the first exhaust path are provided as described above, but three or more branch paths (first exhaust paths) are provided. There are also more options for these settings.

また、こうした遠心機ロータ室14の圧力の設定を、遠心機ロータの種類に応じて行うこともできる。すなわち、Pが高い場合でも充分に遠心機ロータ12の温度制御が可能な遠心機ロータ12に対しては第1の排気経路第1分岐路211を、遠心機ロータ12の温度制御を行うためにはPを低くして風損を小さくすることが必要となる遠心機ロータ12に対しては第1の排気経路第2分岐路212を用いることができる。 Moreover, the setting of the pressure of the centrifuge rotor chamber 14 can be performed according to the type of the centrifuge rotor. That is, the first exhaust path first branch passage 211 for the centrifuge rotor 12 capable of temperature control of the P C is high even if sufficiently centrifuge rotor 12, for controlling the temperature of the centrifuge rotor 12 It may use the first exhaust passage second branch passage 212 for the centrifuge rotor 12 to be necessary to reduce the windage loss by reducing the P C to.

(第2の実施の形態)
第2の実施の形態に係る遠心機120においては、チェックバルブは、遠心機ロータ室と大気との間に設けられる。大気圧は一定であるため、チェックバルブは、遠心機ロータ室側の圧力のみに応じて動作する。図10は、この遠心機120の構成を対応させて示す図である。この遠心機120においては、排気口13Aと減圧ポンプ20とを接続する排気経路61の途中に、リーク経路60が接続されている。リーク経路60には、前記のチェックバルブ50と同様の機能をもつチェックバルブ52が設けられ、チェックバルブ52よりも遠心機ロータ室14側に電磁バルブ(バルブ)53が設けられている。なお、図10におけるチェックバルブ52の向きは、図1、2におけるチェックバルブ50の向きと逆、すなわち、チェックバルブ52が開となる場合には、右側の圧力が左側の圧力よりも高くなる。
(Second Embodiment)
In the centrifuge 120 according to the second embodiment, the check valve is provided between the centrifuge rotor chamber and the atmosphere. Since the atmospheric pressure is constant, the check valve operates only according to the pressure on the centrifuge rotor chamber side. FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the centrifuge 120 correspondingly. In this centrifuge 120, a leak path 60 is connected in the middle of an exhaust path 61 that connects the exhaust port 13A and the decompression pump 20. The leak path 60 is provided with a check valve 52 having the same function as the check valve 50, and an electromagnetic valve (valve) 53 is provided on the centrifuge rotor chamber 14 side of the check valve 52. The direction of the check valve 52 in FIG. 10 is opposite to the direction of the check valve 50 in FIGS. 1 and 2, that is, when the check valve 52 is open, the right pressure is higher than the left pressure.

この遠心機120における遠心機ロータ室14の圧力P、遠心機ロータ12の回転速度、遠心機ロータ12の温度の時間経過の一例(第1の例)を図3に対応させて、図11に示す。ここでは、まず、電磁バルブ53が常時開の場合について説明する。この場合において、t70の時点では遠心機ロータ室14は大気圧であり、ここで減圧ポンプ20がオンとされる。この状況が図2(a)に対応するという点では、図3の場合のt30の時点と同様である。ただし、この場合には、チェックバルブ52とは無関係に、遠心機ロータ室14は減圧ポンプ20によって減圧され、Pは低下する。Pが低下し、P+P=PATMとなったt71の時点で、チェックバルブ52が開となる。このため、以降はチェックバルブ52を介して、リーク経路60を介して排気経路61に大気が導入される。また、t71以降は、図3の場合と同様の原理により、PはPATM−Pの値にほぼ等しく維持される。すなわち、前記の遠心機10において設定したPをPATM−Pと置換することによって、この遠心機120においても同様の動作が可能である。この際、遠心機ロータ12の回転速度、温度は、図3の場合と同様に制御される。 An example (first example) of the time elapse of the pressure P C of the centrifuge rotor chamber 14, the rotational speed of the centrifuge rotor 12, and the temperature of the centrifuge rotor 12 in this centrifuge 120 is shown in FIG. Shown in Here, first, the case where the electromagnetic valve 53 is normally open will be described. In this case, the centrifuge rotor chamber 14 at the time of t 70 is atmospheric pressure, wherein the pressure reducing pump 20 is turned on. In that this situation corresponds to FIG. 2 (a) is the same as the time point t 30 in the case of FIG. 3. However, in this case, regardless of the check valve 52, centrifuge rotor chamber 14 is decompressed by the decompression pump 20, P C is lowered. P C is lowered at the time of t 71 became P C + P S = P ATM , the check valve 52 is opened. For this reason, thereafter, the atmosphere is introduced into the exhaust path 61 via the leak path 60 via the check valve 52. Further, since t 71, the same principle as in FIG. 3, P C is approximately equal maintained at a value of P ATM -P S. That is, the P S which is set at the centrifuge 10 of the by replacing the P ATM -P S, it is possible to same operation in the centrifuge 120. At this time, the rotational speed and temperature of the centrifuge rotor 12 are controlled in the same manner as in FIG.

次に、電磁バルブ53の開閉動作も行う場合の動作について説明する。図12は、この動作(第2の例)を図11に対応させて示す。ここでは、電磁バルブ53の開閉についても下側に示されている。この動作は、図11の動作に引き続き行われる。このため、図12におけるt80は、図11の動作の後の時点となる。図11に示された状態では、遠心機ロータ12の温度は徐々に低下しており、設定温度である10℃には到達していない。その後、図12のt81の時点で温度が設定温度に達している。この時点で電磁バルブ53を閉とすることによって、リーク経路60を介した遠心機ロータ室14への大気の流入が止まるため、PはPATM−Pから更に大きく減少する。このため、風損を更に減少させることができる。この動作は、前記の遠心機10における図5の動作と同様である。すなわち、これによって遠心分離処理中の消費電力を低減することができる。 Next, an operation when the electromagnetic valve 53 is also opened and closed will be described. FIG. 12 shows this operation (second example) corresponding to FIG. Here, the opening and closing of the electromagnetic valve 53 is also shown on the lower side. This operation is performed following the operation of FIG. Thus, t 80 in FIG. 12 is a time after the operation of FIG. 11. In the state shown in FIG. 11, the temperature of the centrifuge rotor 12 gradually decreases and does not reach the set temperature of 10 ° C. Thereafter, the temperature has reached the set temperature at the time of t 81 in FIG. 12. By the electromagnetic valve 53 is closed at this time, since the inflow of air into the centrifuge rotor chamber 14 through the leakage path 60 stops, P C decreases further increased from P ATM -P S. For this reason, windage loss can be further reduced. This operation is the same as the operation of FIG. That is, this can reduce power consumption during the centrifugation process.

図8の構成に対応して、この構成においても、リーク経路60を複数設けることができる。図13は、こうした構成の遠心機130の構成を図10に対応させて示す。ここでは、第1リーク経路(リーク経路)601、第2リーク経路(リーク経路)602が並列に設けられ、各々にチェックバルブ521(クラッキング圧力PSS1)、522(クラッキング圧力PSS2)、電磁バルブ(バルブ)531、532が設けられる。図8の遠心機110と同様に、電磁バルブ531、532の開閉を制御することにより、遠心機ロータ室14の圧力Pを、PATM−PSS1、PATM−PSS2の2通りに制御することができる。これによって、遠心機ロータ12の回転速度や種類に応じた制御が可能となり、これによって、遠心分離処理の効率化や低消費電力化が図れる。リーク経路を3つ以上設けることができること、リーク経路の選択と共に減圧ポンプ20のオン・オフの制御を行うことができることも、同様である。 Corresponding to the configuration of FIG. 8, a plurality of leak paths 60 can also be provided in this configuration. FIG. 13 shows the configuration of the centrifuge 130 having such a configuration corresponding to FIG. Here, a first leak path (leak path) 601 and a second leak path (leak path) 602 are provided in parallel, and check valves 521 (cracking pressure P SS1 ), 522 (cracking pressure P SS2 ), electromagnetic valves, respectively. (Valves) 531 and 532 are provided. Similar to the centrifuge 110 of FIG. 8, by controlling the opening and closing of the electromagnetic valves 531 and 532, the pressure P C of the centrifuge rotor chamber 14, control the two types of P ATM -P SS1, P ATM -P SS2 can do. As a result, control according to the rotational speed and type of the centrifuge rotor 12 can be performed, and thereby the efficiency of the centrifugal separation process and the reduction in power consumption can be achieved. The same applies to the fact that three or more leak paths can be provided, and the on / off control of the decompression pump 20 can be performed together with the selection of the leak path.

なお、上記の例では、リーク経路は排気口13Aから減圧ポンプ20に至る排気経路に接続されていたが、同様の効果を奏する限りにおいて、他の箇所にリーク経路を設けることもできる。例えば、これをボウル13における排気口13A以外の箇所に直接設けることもできる。   In the above example, the leak path is connected to the exhaust path from the exhaust port 13A to the decompression pump 20, but a leak path can be provided at other locations as long as the same effect is obtained. For example, it can also be directly provided at a location other than the exhaust port 13 </ b> A in the bowl 13.

また、図10に示された遠心機120においては、遠心機ロータ室12とチェックバルブ52の間に電磁バルブ53を設けているが、図14に示される遠心機140のように、遠心機ロータ室12とチェックバルブ52とを直結し、チェックバルブ52と大気との間に電磁バルブ53を設けてもよい。こうした場合においても、前記の遠心機120と同様の動作が可能であることは明らかである。複数のリーク経路を並列に設けることができることも前記と同様である。   Further, in the centrifuge 120 shown in FIG. 10, the electromagnetic valve 53 is provided between the centrifuge rotor chamber 12 and the check valve 52. However, like the centrifuge 140 shown in FIG. The chamber 12 and the check valve 52 may be directly connected, and the electromagnetic valve 53 may be provided between the check valve 52 and the atmosphere. Even in such a case, it is obvious that the same operation as the centrifuge 120 is possible. As described above, a plurality of leak paths can be provided in parallel.

(第3の実施の形態)
第3の実施の形態に係る遠心機においてもチェックバルブが用いられるが、この場合には、上記と同様に遠心機ロータ室の真空度の制御と遠心機ロータの温度制御が行われるために小さな消費電力で効率的な遠心分離処理を行うことに加え、駆動モータの冷却効率も高めることができる。これによって、より小型の駆動モータを採用したり、冷却ファンを小型化または削除することができる。
(Third embodiment)
A check valve is also used in the centrifuge according to the third embodiment, but in this case, since the control of the degree of vacuum of the centrifuge rotor chamber and the temperature control of the centrifuge rotor are performed in the same manner as described above, the check valve is small. In addition to performing efficient centrifugal separation with power consumption, the cooling efficiency of the drive motor can also be increased. As a result, a smaller drive motor can be employed, and the cooling fan can be reduced in size or eliminated.

図15は、この遠心機150の構成を図14等に対応させて示す図である。この遠心機150においても、前記の遠心機140等と同様に、遠心機ロータ室14は減圧ポンプ20によって排気(減圧)され、かつ冷却配管16(冷凍機17)によってボウル13及びその中の遠心機ロータ12が冷却される。また、遠心機ロータ12は、その下側、ボウル13の外側に配された駆動モータ71によって回転駆動される。ただし、この遠心機150においては、駆動モータ71の内部の空間が遠心機ロータ室14と連結し、駆動モータ71の内部の空間と遠心機ロータ室14は同時に減圧される。また、前記の第2の実施の形態と同様に、この遠心機150においても、排気経路716に大気が導入される構成とされ、この際には、駆動モータ71の内部にも大気が導入される。排気経路716及び駆動モータ71の内部に大気を導入する経路としては、駆動モータ71の下側に設けられたリーク経路715が用いられ、リーク経路715にはチェックバルブ54が設けられている。遠心機ロータ室14及び駆動モータ71を排気する経路としては、駆動モータ71の上側に設けられた排気経路716が用いられ、排気経路716が減圧ポンプ20と接続される。このため、排気経路716への大気導入、遠心機ロータ室14の減圧は、駆動モータ71の内部を介して行われる。   FIG. 15 is a diagram showing the configuration of the centrifuge 150 corresponding to FIG. Also in the centrifuge 150, the centrifuge rotor chamber 14 is evacuated (depressurized) by the decompression pump 20, and the bowl 13 and the centrifuge in the centrifuge 150 are cooled by the cooling pipe 16 (refrigerator 17). The machine rotor 12 is cooled. The centrifuge rotor 12 is rotationally driven by a drive motor 71 disposed on the lower side of the centrifuge rotor 12 and outside the bowl 13. However, in this centrifuge 150, the space inside the drive motor 71 is connected to the centrifuge rotor chamber 14, and the space inside the drive motor 71 and the centrifuge rotor chamber 14 are decompressed simultaneously. As in the second embodiment, the centrifuge 150 is also configured to introduce the atmosphere into the exhaust path 716. At this time, the atmosphere is also introduced into the drive motor 71. The As an exhaust path 716 and a path for introducing air into the drive motor 71, a leak path 715 provided below the drive motor 71 is used, and a check valve 54 is provided in the leak path 715. As a path for exhausting the centrifuge rotor chamber 14 and the drive motor 71, an exhaust path 716 provided on the upper side of the drive motor 71 is used, and the exhaust path 716 is connected to the decompression pump 20. For this reason, introduction of air into the exhaust path 716 and decompression of the centrifuge rotor chamber 14 are performed via the inside of the drive motor 71.

図16は、この駆動モータ71の構造を示す、遠心機ロータ12の回転軸12Bに沿った断面図である。この駆動モータ71においては、回転軸12Bが固定された電動機ロータ(回転子)711と、その周囲に配された電動機ステータ(固定子)712とが、モータケース713中に設けられる。電動機ロータ711の回転軸である電動機回転軸711Aは、モータケース713において上下の2箇所でベアリング714によって回転自在に支持されている。回転軸12Bの最上部は遠心機ロータ室14内に位置し、遠心機ロータ12が脱着自在とされた遠心機ロータホルダ12Cが固定されている。   FIG. 16 is a cross-sectional view showing the structure of the drive motor 71 along the rotating shaft 12B of the centrifuge rotor 12. As shown in FIG. In the drive motor 71, an electric motor rotor (rotor) 711 to which the rotary shaft 12B is fixed and an electric motor stator (stator) 712 arranged around the motor rotor 711 are provided in a motor case 713. An electric motor rotation shaft 711 </ b> A that is a rotation shaft of the electric motor rotor 711 is rotatably supported by bearings 714 at two upper and lower portions in the motor case 713. The uppermost part of the rotating shaft 12B is located in the centrifuge rotor chamber 14, and a centrifuge rotor holder 12C to which the centrifuge rotor 12 is detachable is fixed.

この駆動モータ71は、交流の誘導式であり、電動機ステータ712のコイル、及び電動機ロータ711の導体部に電流が流されて動作する。ここで、回転軸12Bの上部側は遠心機ロータ室14中に位置し、ボウル13とモータケース713とが組み合わされて、遠心機ロータ室14とモータケース713の内部の空間が連結するような構成とされる。このため、この遠心機150においては、高速で回転する遠心機ロータ12、電動機ロータ711は、共に減圧雰囲気の中に設けられる。これによって、これらの回転運動を特に円滑に行うことができる。   The drive motor 71 is an alternating current induction type, and operates by passing a current through the coil of the motor stator 712 and the conductor portion of the motor rotor 711. Here, the upper side of the rotating shaft 12B is located in the centrifuge rotor chamber 14, and the bowl 13 and the motor case 713 are combined to connect the space inside the centrifuge rotor chamber 14 and the motor case 713. It is supposed to be configured. For this reason, in the centrifuge 150, the centrifuge rotor 12 and the motor rotor 711 that rotate at high speed are both provided in a reduced-pressure atmosphere. Thereby, these rotational movements can be performed particularly smoothly.

前記の遠心機ロータ12は回転時において周囲の空気との摩擦によって発熱したのに対し、この駆動モータ71においては、電動機ロータ711がその回転時に周囲の空気との摩擦によって発熱することに加え、電動機ロータ711中の導体部、電動機ステータ712のコイルに電流が流されることによっても発熱する。このため、この駆動モータ71においては、モータケース713が空冷される構成とされ、モータケース713の周囲には、放熱面積を拡大するための冷却フィン713Aが多数形成されている。また、この遠心機150においては、モータケース713側に送風するための冷却ファン(図示せず)も設けられている。   While the centrifuge rotor 12 generates heat due to friction with the surrounding air during rotation, in the drive motor 71, in addition to the motor rotor 711 generating heat due to friction with the surrounding air during rotation, Heat is also generated when a current is passed through the conductor portion of the motor rotor 711 and the coil of the motor stator 712. For this reason, the drive motor 71 is configured such that the motor case 713 is air-cooled, and a large number of cooling fins 713A are formed around the motor case 713 to increase the heat radiation area. The centrifuge 150 is also provided with a cooling fan (not shown) for sending air to the motor case 713 side.

この構成によって、モータケース713に直接固定される電動機ステータ712が発熱しても、電動機ステータ712は高効率で冷却される。一方、電動機ロータ711とモータケース713との接点はベアリング714のみであるため、電動機ロータ711を電動機ステータ712と同様に冷却することは困難である。電動機ロータ711の冷却は、遠心機ロータ室14内における遠心機ロータ12の冷却と同様に、その周囲の空気を介して行われる。このため、電動機ロータ711の回転を円滑に行わせるという観点ではその周囲の空間(モータ内空間713B)を減圧することが好ましい一方、電動機ロータ711あるいは駆動モータ71の冷却を効率的に行うという観点からは、モータ内空間713Bを減圧しないことが好ましい。これらの点は、遠心機ロータ12の回転、冷却(温度制御)における状況と同様である。   With this configuration, even if the motor stator 712 directly fixed to the motor case 713 generates heat, the motor stator 712 is cooled with high efficiency. On the other hand, since the contact point between the motor rotor 711 and the motor case 713 is only the bearing 714, it is difficult to cool the motor rotor 711 in the same manner as the motor stator 712. The cooling of the electric motor rotor 711 is performed via the surrounding air in the same manner as the cooling of the centrifuge rotor 12 in the centrifuge rotor chamber 14. For this reason, from the viewpoint of smoothly rotating the electric motor rotor 711, it is preferable to depressurize the surrounding space (motor inner space 713B), while from the viewpoint of efficiently cooling the electric motor rotor 711 or the drive motor 71. Therefore, it is preferable not to depressurize the motor internal space 713B. These points are the same as the situation in the rotation and cooling (temperature control) of the centrifuge rotor 12.

このため、この駆動モータ71におけるモータケース713の下側には、リーク経路715が設けられている。リーク経路715には、チェックバルブ54が、前記の遠心機120と同様の方向(図中の左側の圧力が右側の圧力より充分低い場合にチェックバルブ54が開くような方向)で接続されている。また、図16におけるモータケース713の上部右側には、減圧ポンプ20と接続された排気経路716が接続される。このため、遠心機ロータ室14内が減圧される際には、モータ内空間713Bも減圧される。   For this reason, a leakage path 715 is provided below the motor case 713 in the drive motor 71. A check valve 54 is connected to the leak path 715 in the same direction as the centrifuge 120 (the direction in which the check valve 54 opens when the pressure on the left side in the drawing is sufficiently lower than the pressure on the right side). . Further, an exhaust path 716 connected to the decompression pump 20 is connected to the upper right side of the motor case 713 in FIG. For this reason, when the inside of the centrifuge rotor chamber 14 is decompressed, the motor internal space 713B is also decompressed.

この場合において、モータ内空間713B及び遠心機ロータ室14の排気を開始した後の遠心機ロータ室14内の圧力P(=モータ内空間713Bの圧力)の時間経過を図18に示す。ここで、排気開始時(時刻t90)には、P=PATM(大気圧)である。 In this case, the time course of the pressure P C (= pressure in the motor inner space 713B) in the centrifuge rotor chamber 14 after the exhaust of the motor inner space 713B and the centrifuge rotor chamber 14 is started is shown in FIG. Here, at the start of exhaust (time t 90 ), P C = P ATM (atmospheric pressure).

図17(a)(b)は、チェックバルブ54の状態を図2(a)(b)に対応させて示す図である。図において、チェックバルブ54の左側がモータ内空間713B(遠心機ロータ室14)側であり、右側が大気(圧力PATM)であり、図2とはチェックバルブ54の向きが左右逆転している。なお、この動作は、前記の遠心機120においても同様である。 FIGS. 17A and 17B are views showing the state of the check valve 54 corresponding to FIGS. 2A and 2B. In the figure, the left side of the check valve 54 is the motor inner space 713B (centrifuge rotor chamber 14) side, the right side is the atmosphere (pressure P ATM ), and the direction of the check valve 54 is reversed left and right as compared with FIG. . This operation is the same in the centrifuge 120 described above.

図17(a)は、図18における時刻t90に近い状態におけるチェックバルブ54の状況を示す。ここでは、モータ内空間713Bの圧力P=PC1≒PATMであり、この状態では、ボール50Aに加わる右向きの力は、Pをバネ50Bによるクラッキング圧力として、PC1+P、左向きの力はPATMとなり、PC1+P≒PATM+P>PATMであるため、ボール50Aは右側に付勢され、チェックバルブ54がボール50Aによって閉塞され、リーク経路715が閉塞される。この状態では、モータ内空間713Bに大気は導入されないため、モータ内空間713B及び遠心機ロータ室14は減圧ポンプ20によって排気され、時刻t90後において圧力Pは急激に減少する。 Figure 17 (a) shows the status of the check valve 54 in the state close to the time t 90 in Figure 18. Here, a pressure P C = P C1P ATM in the motor space 713B, in this state, rightward force exerted on the ball 50A is a P S as cracking pressure of the spring 50B, P C1 + P S, the left Since the force becomes P ATM and P C1 + P S ≈P ATM + P S > P ATM , the ball 50A is urged to the right side, the check valve 54 is closed by the ball 50A, and the leak path 715 is closed. In this state, since the motor space 713B air is not introduced, the motor space 713B and centrifuge rotor chamber 14 is evacuated by vacuum pump 20, the pressure P C after a time t 90 is rapidly decreased.

が減少してP=PC2となり、図17(b)に示されるように、PC2+P’<PATMとなると、ボール50Aは左側に付勢されるため、リーク経路715を介してモータ内空間713Bに大気が導入される。ただし、モータ内空間713B及び遠心機ロータ室14が減圧ポンプ20によって排気されている状況は変わらず、かつPC2+P’=PATMの状態を境にしてチェックバルブ54は開閉となるため、結局、図18において、Pは、時刻t91以降はPATM−Pに近い値に保たれる。ここで、このように大気がチェックバルブ54内を流れる際には、ボール50A等によって風路抵抗を受けるため、この風路抵抗による圧力をPとすると、Pは、PATM−P−P程度の値に保たれる。ここで、Pは例えば0.8気圧(81kPa)程度に設定され、Pが無視できる程度に小さいとすると、Pは、0.2気圧(約20kPa)程度の値に維持される。この圧力は、前記の場合と同様に、ボウル13と遠心機ロータ12との間の熱伝導が行われ、かつこの圧力下における空気と遠心機ロータ12との間の摩擦熱が小さくなるように設定される。図18に示される特性は、前記の図11の特性と同様である。 P C = P C2 becomes P C decreases, as shown in FIG. 17 (b), when the P C2 + P S '<P ATM, since the ball 50A is biased to the left, the leak path 715 The air is introduced into the motor internal space 713B. However, situations in which the motor in the space 713B and centrifuge rotor chamber 14 is evacuated by vacuum pump 20 does not change, and since the check valve 54 is opened and closed by the boundary conditions of P C2 + P S '= P ATM, after all, in FIG. 18, P C is after the time t 91 is maintained at a value close to P ATM -P S. Here, when the flow in this manner atmosphere within the check valve 54, for receiving the air flow resistance by ball 50A and the like, when the pressure due to the air path resistance and P F, P C is P ATM -P S It is maintained at a value of about -P F. Here, P S is set to, for example, about 0.8 atm (81kPa), when the small that P F is negligible, P C is maintained at a value of about 0.2 atm (about 20 kPa). As in the case described above, this pressure allows heat conduction between the bowl 13 and the centrifuge rotor 12 and reduces frictional heat between the air and the centrifuge rotor 12 under this pressure. Is set. The characteristics shown in FIG. 18 are the same as the characteristics shown in FIG.

このため、図18における時刻t91以降には、常温の空気がチェックバルブ54を介してモータ内空間713Bに流れる。図16には、この際のモータケース713内における空気の流れが矢印で示されている。モータケース713は、その内部の電動機ロータ711、電動機ステータ712の隙間を空気が下側から上側に円滑に流れるような形状とされている。この空気の流れによる強制空冷によって、特に電動機ロータ711の冷却を効率的に行うことができる。なお、この構成においては、最低圧力は上記のPATM−P−P程度となり、減圧ポンプ20に要求される性能として、到達圧力がこの最低圧力を維持できるものであれば充分である。このため、例えばこの到達圧力は1kPaよりも充分高くてもよい。 Therefore, after time t 91 in Figure 18, it flows into the motor space 713B cold air through a check valve 54. In FIG. 16, the air flow in the motor case 713 at this time is indicated by arrows. The motor case 713 has such a shape that air smoothly flows from the lower side to the upper side through the gap between the electric motor rotor 711 and the electric motor stator 712 therein. In particular, the motor rotor 711 can be efficiently cooled by the forced air cooling by the air flow. Note that in this configuration, the minimum pressure becomes P ATM -P S -P F about the, as performance required for the vacuum pump 20, the ultimate pressure is sufficient as long as it can maintain this minimum pressure. For this reason, for example, this ultimate pressure may be sufficiently higher than 1 kPa.

この場合、モータ内空間713Bに流れた空気の温度は、電動機ロータ711等の発した熱によって上昇する。一方、遠心機ロータ室14内において冷却される遠心機ロータ12はこの流れの下流側に位置するため、この空気の温度上昇によって、遠心機ロータ12の温度制御に要する時間が長くなるおそれがある。しかしながら、温度の上昇した空気の大部分は、遠心機ロータ室14に達する前に、遠心機ロータ室14よりも下側にある排気経路716から減圧ポンプ20によって排気されるため、この空気の温度上昇が遠心機ロータ12の温度制御に与える悪影響を小さくすることができる。   In this case, the temperature of the air flowing into the motor inner space 713B rises due to the heat generated by the motor rotor 711 and the like. On the other hand, since the centrifuge rotor 12 cooled in the centrifuge rotor chamber 14 is located on the downstream side of this flow, the time required for temperature control of the centrifuge rotor 12 may be increased due to the temperature rise of the air. . However, since most of the heated air is exhausted by the decompression pump 20 from the exhaust path 716 below the centrifuge rotor chamber 14 before reaching the centrifuge rotor chamber 14, the temperature of the air is increased. The adverse effect of the rise on the temperature control of the centrifuge rotor 12 can be reduced.

このため、この遠心機150においては、遠心機ロータ室14の真空度の制御と遠心機ロータ12の温度制御が適切に行われ、かつ駆動モータ71の冷却効率も高めることができる。この際、電気的に駆動される部品を追加することなく、遠心機ロータ室14に流される空気のみを利用して駆動モータ71の冷却効率を高めている。このため、消費電力を増加させることなく、こうした効果を得ることができる。   For this reason, in this centrifuge 150, the degree of vacuum control of the centrifuge rotor chamber 14 and the temperature control of the centrifuge rotor 12 are appropriately performed, and the cooling efficiency of the drive motor 71 can be increased. At this time, the cooling efficiency of the drive motor 71 is enhanced by using only the air flowing into the centrifuge rotor chamber 14 without adding electrically driven parts. For this reason, such an effect can be obtained without increasing the power consumption.

なお、図15の構成においては、リーク経路715にチェックバルブ54のみが接続された。これに対して、図10の構成と同様に、開閉が制御部30によって制御される電磁バルブを、チェックバルブ54に対して直列に設けてもよい。この際、電磁バルブは、チェックバルブ54の大気側、モータ内空間713B側のどちらに設けてもよい。これによって、駆動モータ71の冷却が充分である場合に、図12と同様の動作を行わせることもできる。また、図13の構成と同様に、リーク経路を分岐させてクラッキング圧力Pの異なる複数のチェックバルブをそれぞれに装着し、電磁バルブを用いてこれらを適宜切り替えて用いることができることも同様である。制御部30が、遠心機ロータ12の種類に応じて最適なリーク経路を選択すること、リーク経路の選択と共に減圧ポンプ20のオン・オフの制御を行い、更に消費電力を低減できることも、同様である。 In the configuration of FIG. 15, only the check valve 54 is connected to the leak path 715. On the other hand, similarly to the configuration of FIG. 10, an electromagnetic valve whose opening / closing is controlled by the control unit 30 may be provided in series with the check valve 54. At this time, the electromagnetic valve may be provided either on the atmosphere side of the check valve 54 or on the motor internal space 713B side. As a result, when the drive motor 71 is sufficiently cooled, the same operation as in FIG. 12 can be performed. Similar to the arrangement of FIG. 13, and branches the leakage path is mounted a plurality of check valves having different cracking pressure P S, respectively, and also the same that can be used by switching them as appropriate using an electromagnetic valve . Similarly, the control unit 30 can select the optimum leak path according to the type of the centrifuge rotor 12, perform the on / off control of the decompression pump 20 together with the selection of the leak path, and further reduce the power consumption. is there.

また、図15の構成においては、排気経路716が駆動モータ71の上部に設けられた。しかしながら、排気経路を駆動モータ側に設けず、排気経路が遠心機ロータ室と直接接続される構成としてもよい。こうした場合でも、排気経路が駆動モータの近くに接続されていれば、同様の効果を奏することは明らかである。すなわち、上記の構成において、リーク経路は駆動モータと接続して設ける必要があるが、排気経路は、駆動モータと接続して設ける必要はなく、その設置箇所の自由度は大きい。   In the configuration of FIG. 15, the exhaust path 716 is provided in the upper part of the drive motor 71. However, the exhaust path may not be provided on the drive motor side, and the exhaust path may be directly connected to the centrifuge rotor chamber. Even in such a case, it is clear that the same effect can be obtained if the exhaust path is connected near the drive motor. That is, in the above configuration, the leak path needs to be connected to the drive motor, but the exhaust path does not need to be connected to the drive motor, and the degree of freedom of the installation location is great.

逆に、排気経路を駆動モータ側に設ける場合には、図15と異なる箇所にこれを設けることもできる。図19は、上記の遠心機150の変形例となる遠心機160の構成を示す図である。この遠心機160において用いられる駆動モータ81においては、前記のリーク経路715及びこれに接続されたチェックバルブ54と、排気経路716及びこれに接続された減圧ポンプ20の位置が入れ替わっている。この場合における駆動モータ81の内部構造及び空気の流れを、図16に対応させて図20に示す。この駆動モータ81においては、前記の駆動モータ71と同様に、電動機ロータ(回転子)711、電動機ステータ(固定子)712、モータケース713、ベアリング714等が設けられている。   Conversely, when the exhaust path is provided on the drive motor side, it can be provided at a location different from FIG. FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a centrifuge 160 that is a modification of the centrifuge 150 described above. In the drive motor 81 used in the centrifuge 160, the positions of the leak path 715 and the check valve 54 connected thereto, the exhaust path 716 and the decompression pump 20 connected thereto are switched. The internal structure of the drive motor 81 and the air flow in this case are shown in FIG. 20 corresponding to FIG. In the drive motor 81, similarly to the drive motor 71, an electric motor rotor (rotor) 711, an electric motor stator (stator) 712, a motor case 713, a bearing 714, and the like are provided.

ただし、前記の駆動モータ71とは、リーク経路715、排気経路716の位置が逆転している。このため、この駆動モータ81における空気の流れは前記の駆動モータ71とは異なる。この場合においては、モータ内空間713Bが遠心機ロータ室14の下流側となるために、前記の遠心機150とは異なり、駆動モータ81内の発熱が遠心機ロータ12の冷却に悪影響を及ぼすおそれはない。一方で、遠心機ロータ室14において冷却され湿度の高くなった空気が、電気回路である駆動モータ81の内部に流れるおそれがある。しかしながら、リーク経路715を駆動モータ81の上部に設けることによって、リーク経路715から導入された空気がこの湿度の高い空気に混入することによって、モータ内空間713Bではその湿度が低下するため、この影響を低減させることができる。   However, the positions of the leak path 715 and the exhaust path 716 are reversed from those of the drive motor 71. For this reason, the air flow in the drive motor 81 is different from that of the drive motor 71. In this case, since the motor inner space 713B is on the downstream side of the centrifuge rotor chamber 14, the heat generated in the drive motor 81 adversely affects the cooling of the centrifuge rotor 12 unlike the centrifuge 150 described above. It is not. On the other hand, the air that has been cooled and increased in humidity in the centrifuge rotor chamber 14 may flow into the drive motor 81 that is an electric circuit. However, by providing the leak path 715 in the upper part of the drive motor 81, the air introduced from the leak path 715 is mixed into the high-humidity air, so that the humidity decreases in the motor internal space 713B. Can be reduced.

上記の第2、第3の実施の形態においては、チェックバルブが大気と連通する箇所に設けられた。この場合におけるチェックバルブの大気側となる部分が設けられる場所は、これを介して大気が導入できる限りにおいて、任意である。例えば、チェックバルブを遠心機の筐体内部に設けてもよく、これを遠心機本体から離れた箇所としてもよい。あるいは、大気ではなく乾燥窒素等の配管をチェックバルブに接続してこれを導入させてもよい。   In the second and third embodiments, the check valve is provided at a location communicating with the atmosphere. In this case, the place on the atmosphere side of the check valve is arbitrary as long as the atmosphere can be introduced through this portion. For example, a check valve may be provided inside the centrifuge housing, which may be a location away from the centrifuge body. Alternatively, piping such as dry nitrogen instead of the atmosphere may be connected to the check valve and introduced.

なお、上記の例では、図2、17に示された構造のチェックバルブが用いられるものとしたが、同様に、両側の圧力差に応じて自動的に開閉が制御される機能を具備するものであれば、同様に用いることができる。この場合、クラッキング圧力が可変とできる構成のものを用いれば、図8、図13に示されたように複数の第1の排気経路や複数のリーク経路を用いず、これらを単独で設けてクラッキング圧力を調整することによって、同様の動作をさせることが可能である。また、その開閉が外部から制御されるバルブであれば、前記の電磁バルブと同様に用いることができる。また、ロータ室を減圧するための減圧ポンプと排気口(ボウル)との接続方法も任意である。   In the above example, the check valve having the structure shown in FIGS. 2 and 17 is used. Similarly, the check valve has a function of automatically controlling opening and closing according to the pressure difference between both sides. If it is, it can be used similarly. In this case, if a configuration having a variable cracking pressure is used, cracking can be performed by providing these independently without using the plurality of first exhaust paths and the plurality of leak paths as shown in FIGS. It is possible to perform the same operation by adjusting the pressure. Moreover, if it is a valve whose opening and closing is controlled from the outside, it can be used similarly to the above-mentioned electromagnetic valve. Also, a method of connecting the decompression pump for decompressing the rotor chamber and the exhaust port (bowl) is arbitrary.

10、110、120、130、140、150、160 遠心機(遠心分離機)
11、71、81 駆動モータ
12 遠心機ロータ
12A 識別マーク(識別子)
12B 回転軸
12C 遠心機ロータホルダ
13 ボウル
13A 排気口
14 遠心機ロータ室
15 ドア
16 冷却配管(冷却機構)
17 冷凍機(冷却機構)
18 温度センサ
19 識別子センサ(ロータ識別センサ)
20 減圧ポンプ
21 第1の排気経路
22 第2の排気経路
30 制御部
31 操作パネル
50、52、54、501、502、521、522 チェックバルブ
50A ボール
50B バネ
51、53、511、512、531、532 電磁バルブ(バルブ)
60 リーク経路
61、716 排気経路
211 第1の排気経路第1分岐路(第1の排気経路)
212 第1の排気経路第2分岐路(第1の排気経路)
601 第1リーク経路(リーク経路)
602 第2リーク経路(リーク経路)
711 電動機ロータ(回転子)
711A 電動機回転軸
712 電動機ステータ(固定子)
713 モータケース
713A 冷却フィン
713B モータ内空間
714 ベアリング
715 リーク経路
10, 110, 120, 130, 140, 150, 160 Centrifuge (centrifuge)
11, 71, 81 Drive motor 12 Centrifuge rotor 12A Identification mark (identifier)
12B Rotating shaft 12C Centrifuge rotor holder 13 Bowl 13A Exhaust port 14 Centrifuge rotor chamber 15 Door 16 Cooling piping (cooling mechanism)
17 Refrigerator (cooling mechanism)
18 Temperature sensor 19 Identifier sensor (rotor identification sensor)
20 Pressure reducing pump 21 First exhaust path 22 Second exhaust path 30 Control unit 31 Operation panel 50, 52, 54, 501, 502, 521, 522 Check valve 50A Ball 50B Spring 51, 53, 511, 512, 531, 532 Solenoid valve (valve)
60 Leak path 61, 716 Exhaust path 211 First exhaust path First branch path (first exhaust path)
212 1st exhaust path 2nd branch path (1st exhaust path)
601 First leak path (leak path)
602 Second leak path (leak path)
711 Motor rotor (rotor)
711A Motor rotating shaft 712 Motor stator (stator)
713 Motor case 713A Cooling fin 713B Motor inner space 714 Bearing 715 Leak path

Claims (21)

試料を収容して回転する遠心機ロータが収容された遠心機ロータ室が減圧され、かつ前記遠心機ロータが冷却される構成を具備する遠心機であって、
一方と他方との間に接続されることにより前記一方と前記他方との間の気体の流通を制御し、前記一方と前記他方の間の圧力差が予め定められたクラッキング圧力よりも大きな場合に前記気体を前記一方と前記他方の間において流通させるチェックバルブが用いられ、
前記遠心機ロータ室内の圧力が、前記チェックバルブによって制御されることを特徴とする遠心機。
A centrifuge having a configuration in which a centrifuge rotor chamber containing a centrifuge rotor that accommodates and rotates a sample is decompressed and the centrifuge rotor is cooled,
When the gas flow between the one and the other is controlled by being connected between the one and the other, and the pressure difference between the one and the other is greater than a predetermined cracking pressure A check valve is used for flowing the gas between the one and the other,
The centrifuge characterized in that the pressure in the centrifuge rotor chamber is controlled by the check valve.
前記チェックバルブが、前記遠心機ロータ室を減圧する減圧ポンプと前記遠心機ロータ室との間に、前記遠心機ロータ室側の圧力が前記減圧ポンプ側の圧力よりも高く、かつ前記遠心機ロータ室側の圧力と前記減圧ポンプ側の圧力との圧力差が前記クラッキング圧力よりも大きな場合に前記遠心機ロータ室と前記減圧ポンプとを連通させるように設けられたことを特徴とする請求項1に記載の遠心機。   The pressure on the centrifuge rotor chamber side is higher than the pressure on the decompression pump side between the decompression pump and the centrifuge rotor chamber where the check valve decompresses the centrifuge rotor chamber, and the centrifuge rotor 2. The centrifuge rotor chamber and the decompression pump are provided to communicate with each other when a pressure difference between a pressure on the chamber side and a pressure on the decompression pump side is larger than the cracking pressure. The centrifuge described in. 前記チェックバルブを介して前記遠心機ロータ室と前記減圧ポンプとを連通させる第1の排気経路と、
前記第1の排気経路と別に、開閉動作が可能なバルブを介して前記遠心機ロータ室と前記減圧ポンプとを連通させる第2の排気経路と、
を具備することを特徴とする請求項2に記載の遠心機。
A first exhaust path for communicating the centrifuge rotor chamber and the decompression pump via the check valve;
In addition to the first exhaust path, a second exhaust path for communicating the centrifuge rotor chamber and the decompression pump via a valve capable of opening and closing;
The centrifuge according to claim 2, further comprising:
前記バルブを開として前記第2の排気経路によって前記遠心機ロータ室を減圧した後に、前記バルブを閉とすることによって、前記第1の排気経路によって前記遠心機ロータ室を減圧する制御を行う制御部を具備することを特徴とする請求項3に記載の遠心機。   Control for depressurizing the centrifuge rotor chamber by the first exhaust path by closing the valve after depressurizing the centrifuge rotor chamber by the second exhaust path by opening the valve The centrifuge according to claim 3, further comprising a section. 前記バルブを閉として前記第1の排気経路によって前記遠心機ロータ室を減圧した後に、前記バルブを開とすることによって、前記遠心機ロータ室を前記第2の排気経路によって減圧する制御を行う制御部を具備することを特徴とする請求項3に記載の遠心機。   Control for controlling the decompression of the centrifuge rotor chamber by the second exhaust path by opening the valve after the valve is closed and the centrifuge rotor chamber is decompressed by the first exhaust path The centrifuge according to claim 3, further comprising a section. 前記制御部は、
前記遠心機ロータの温度が予め定められた設定温度となった後に、前記バルブを開とする制御を行うことを特徴とする請求項5に記載の遠心機。
The controller is
6. The centrifuge according to claim 5, wherein control is performed to open the valve after the temperature of the centrifuge rotor reaches a predetermined set temperature.
互いに異なる前記クラッキング圧力が設定された前記チェックバルブをそれぞれ具備する前記第1の排気経路を複数具備し、複数の前記第1の排気経路のうちの選択された一つによって前記遠心機ロータ室が減圧される構成とされたことを特徴とする請求項3に記載の遠心機。   A plurality of first exhaust passages each having the check valve set with different cracking pressures, and the centrifuge rotor chamber is formed by a selected one of the plurality of first exhaust passages; The centrifuge according to claim 3, wherein the centrifuge is configured to be depressurized. 複数の種類の前記遠心機ロータが使用可能とされ、前記種類に応じた識別子が前記遠心機ロータに設けられ、
前記識別子を認識する遠心機ロータ識別センサと、
前記識別子によって前記遠心機ロータの種類を認識し、当該種類に応じて複数の前記第1の排気経路のうちの一つを選択し、当該一つの前記第1の排気経路によって遠心機ロータ室を減圧する制御を行う制御部と、
を具備することを特徴とする請求項7に記載の遠心機。
A plurality of types of the centrifuge rotor is usable, and an identifier corresponding to the type is provided in the centrifuge rotor,
A centrifuge rotor identification sensor for recognizing the identifier;
The type of the centrifuge rotor is recognized by the identifier, one of the plurality of first exhaust paths is selected according to the type, and the centrifuge rotor chamber is defined by the one first exhaust path. A control unit for controlling the pressure reduction;
The centrifuge according to claim 7, comprising:
前記チェックバルブを介して前記遠心機ロータ室と大気との間を接続し、前記大気と前記遠心機ロータ室側との圧力差が前記クラッキング圧力よりも大きい場合に前記遠心機ロータ室と前記大気とを連通させるリーク経路を具備することを特徴とする請求項1に記載の遠心機。   The centrifuge rotor chamber and the atmosphere are connected via the check valve when the pressure difference between the atmosphere and the centrifuge rotor chamber side is larger than the cracking pressure. The centrifuge according to claim 1, further comprising a leak path that communicates with the centrifuge. 前記遠心機ロータを回転駆動する駆動モータの内部における回転子が設けられた空間であるモータ内空間が前記遠心機ロータ室と連通する構成とされ、
前記駆動モータに接続され、前記チェックバルブを介して前記モータ内空間と大気との間を接続し、前記大気と前記モータ内空間との圧力差が前記クラッキング圧力よりも大きい場合に前記モータ内空間と前記大気とを連通させるリーク経路を具備することを特徴とする請求項1に記載の遠心機。
The motor inner space, which is a space provided with a rotor inside the drive motor that rotationally drives the centrifuge rotor, is configured to communicate with the centrifuge rotor chamber,
The motor inner space is connected to the drive motor, connects the motor inner space and the atmosphere via the check valve, and the pressure difference between the atmosphere and the motor inner space is larger than the cracking pressure. The centrifuge according to claim 1, further comprising a leak path that allows the atmosphere to communicate with the atmosphere.
前記駆動モータに接続され、前記モータ内空間及び前記遠心機ロータ室を減圧排気する経路となる排気経路を具備することを特徴とする請求項10に記載の遠心機。   The centrifuge according to claim 10, further comprising an exhaust path connected to the drive motor and serving as a path for exhausting the motor space and the centrifuge rotor chamber under reduced pressure. 前記駆動モータにおいて、前記リーク経路は前記遠心機ロータ室から遠い側に、前記排気経路は前記遠心機ロータ室に近い側に、それぞれ設けられたことを特徴とする請求項11に記載の遠心機。   12. The centrifuge according to claim 11, wherein in the drive motor, the leak path is provided on a side far from the centrifuge rotor chamber, and the exhaust path is provided on a side close to the centrifuge rotor chamber. . 前記駆動モータにおいて、前記排気経路は前記遠心機ロータ室から遠い側に、前記リーク経路は前記遠心機ロータ室に近い側に、それぞれ設けられたことを特徴とする請求項11に記載の遠心機。   12. The centrifuge according to claim 11, wherein in the drive motor, the exhaust path is provided on a side far from the centrifuge rotor chamber, and the leak path is provided on a side close to the centrifuge rotor chamber. . 前記リーク経路において、前記チェックバルブは、開閉動作が可能なバルブを介して前記遠心機ロータ室と接続されたことを特徴とする請求項9に記載の遠心機。   10. The centrifuge according to claim 9, wherein the check valve is connected to the centrifuge rotor chamber through a valve capable of opening and closing in the leak path. 前記リーク経路において、前記チェックバルブは、開閉動作が可能なバルブを介して前記モータ内空間と接続されたことを特徴とする請求項10から請求項13までのいずれか1項に記載の遠心機。   The centrifuge according to any one of claims 10 to 13, wherein, in the leak path, the check valve is connected to the inner space of the motor via a valve that can be opened and closed. . 前記リーク経路において、前記チェックバルブは、開閉動作が可能なバルブを介して前記大気と接続されたことを特徴とする請求項9から請求項13までのいずれか1項に記載の遠心機。   The centrifuge according to any one of claims 9 to 13, wherein, in the leak path, the check valve is connected to the atmosphere via a valve that can be opened and closed. 前記バルブを開として前記リーク経路に大気を導入した後に、前記バルブを閉とすることによって、前記遠心機ロータ室を減圧する制御を行う制御部を具備することを特徴とする請求項14から請求項16までのいずれか1項に記載の遠心機。   15. The apparatus according to claim 14, further comprising a control unit that performs control to depressurize the centrifuge rotor chamber by closing the valve after the valve is opened and air is introduced into the leak path. Item 20. The centrifuge according to any one of Items 16 to 16. 前記制御部は、
前記遠心機ロータの温度が予め定められた設定温度となった後に、前記バルブを閉とする制御を行うことを特徴とする請求項17に記載の遠心機。
The controller is
The centrifuge according to claim 17, wherein control is performed to close the valve after the temperature of the centrifuge rotor reaches a predetermined set temperature.
互いに異なる前記クラッキング圧力が設定された前記チェックバルブをそれぞれ具備する前記リーク経路を複数具備し、複数の前記リーク経路のうちの選択された一つに大気が導入される構成とされたことを特徴とする請求項14から請求項16までのいずれか1項に記載の遠心機。   A plurality of the leak paths each having the check valves set with different cracking pressures are provided, and the atmosphere is introduced into a selected one of the plurality of leak paths. The centrifuge according to any one of claims 14 to 16. 複数の種類の前記遠心機ロータが使用可能とされ、前記種類に応じた識別子が前記遠心機ロータに設けられ、
前記識別子を認識する遠心機ロータ識別センサと、
前記識別子によって前記遠心機ロータの種類を認識し、当該種類に応じて複数の前記リーク経路のうちの一つを選択し、当該一つの前記リーク経路に大気を導入する制御を行う制御部と、
を具備することを特徴とする請求項19に記載の遠心機。
A plurality of types of the centrifuge rotor is usable, and an identifier corresponding to the type is provided in the centrifuge rotor,
A centrifuge rotor identification sensor for recognizing the identifier;
A controller that recognizes the type of the centrifuge rotor by the identifier, selects one of the plurality of leak paths according to the type, and performs control to introduce the atmosphere into the one leak path;
The centrifuge according to claim 19, comprising:
前記制御部は、前記種類に応じて、前記減圧ポンプを動作させるか否かの判定を行うことを特徴とする請求項8又は20に記載の遠心機。   The centrifuge according to claim 8 or 20, wherein the control unit determines whether or not to operate the vacuum pump according to the type.
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