JP6314754B2

JP6314754B2 - 遠心機

Info

Publication number: JP6314754B2
Application number: JP2014176655A
Authority: JP
Inventors: 朋浩小泉; 赤津　幸一; 幸一赤津; 久延大山
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2014-08-29
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2034-08-29
Also published as: JP2016049496A

Description

本発明は、真空ポンプ装置の保守点検時期を適切なタイミングで知らせるようにした遠心機（遠心機）に関する。

遠心機は、チューブなどに収容された試料をロータに保持し、電動モータ等の駆動源によって高速回転させることによって、ロータに保持した試料を遠心分離するものである。このロータを高速にて回転させると風損による温度上昇が生ずるために、ロータを回転させる空間となるロータ室を大気から密閉した空間（密閉空間）として形成し、その内部を減圧して高い真空度に維持した状態でロータを高速で回転させる。ロータの回転数が毎分４０，０００ｍｉｎ^−１を越えるいわゆる超遠心機は、ロータの回転によるロータ室内の空気とロータとの風損による摩擦熱によりロータおよび試料の温度が上昇するためこれを抑制するために、ロータ室内を高真空状態にまで減圧する真空ポンプ装置を有し、ロータ室内の圧力を検出するセンサとセンサ検出回路からなる真空度検出手段を設けることによってロータ室内を所定の減圧状態に保つようにしている。

大気圧から高い真空状態にまで減圧する真空ポンプ装置は、大気から１３パスカル程度の真空まで減圧する補助真空ポンプと、その真空度からさらに０．１パスカル程度の真空まで減圧する主真空ポンプたる油拡散ポンプを直列に接続した構成が広く用いられる。補助真空ポンプとしては、真空ポンプ油を使うことにより真空封止して気密性を高めることで高い排気性能を備えた油回転ポンプを主に使用する。このような油拡散ポンプと油回転ポンプによって構成される真空ポンプ装置を有する遠心機においては、遠心分離運転が開始した後にロータ室内が十分高い真空度まで到達しない場合や、試料の遠心分離運転の途中で真空度が悪化した場合には、真空排気装置の故障表示となり、顧客にとって貴重な試料の分離作業が急にできなくなるという問題があった。そのため、特許文献１に開示されるように、所定の時間経過後に所定の真空度に到達しているかを判断し、圧力が所定値以上の場合（真空度が低い場合）は、「真空異常」とのメッセージを操作表示部に表示して、補助真空ポンプと油拡散ポンプを直列に接続した構成の真空ポンプ装置をオフにし、遠心分離運転自体を停止するようして、減圧不足状態でロータを高速回転させることによるロータの温度上昇状態の発生を回避するように構成している。また、特許文献２に開示される遠心機では、運転中に故障が発生した場合に、その故障発生のアラーム・コードに対応したメンテナンス情報を表示装置に表示することにより、ユーザに対して故障の発生を示すようにしていた。メンテナンス情報は、故障要因や故障点検場所や故障修理方法であり、この情報に従い点検、修理を行うことができる。

特開２０１０−１４９０４７号公報特開２００６−１４２２０１号公報

特許文献１では真空度を２分毎に３０分間に測定した１５個のサンプルと閾値曲線の１５個のデータを比較判別処理し、全てのサンプルの圧力が閾値を下回る（真空度が高い）場合は真空度が正常なので処理を終了する。全てのサンプルの中で１個でも圧力が閾値を上回る（真空度が低い）場合は、前回の１５個のサンプルと閾値曲線の１５個のデータを比較判別処理する。２回連続して異常値が測定されたときは、前々回の１５個のサンプルと閾値曲線の１５個のデータを比較判別処理する。３回連続して異常値が測定されたときは、「真空のメンテナンス」と表示することにより真空ポンプ装置のメンテナンスを促す。特許文献１で示す閾値曲線は、真空が良くない場合を判断する閾値である。油拡散ポンプと補助ポンプの油回転ポンプによって構成される真空ポンプ装置の閾値曲線のため、補助ポンプの油回転ポンプの温度や油拡散ポンプ内の油温度の状態によって減圧特性曲線が変化する特性を持つ。そのため、ロータ室の圧力を２分毎に３０分間に測定した１５個のサンプルと１つの閾値曲線とで比較判別する場合、補助ポンプの油回転ポンプの温度や油拡散ポンプ内の油温度を限定する必要がある。油回転ポンプの温度や油拡散ポンプ内の油温度に関係なく、閾値曲線で判別する場合は、多くの閾値曲線が必要となるため、制御が複雑になってしまうという欠点があった。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、真空ポンプ装置が動作しているときに、真空ポンプ装置の性能低下を検知することにより、ユーザに対して保守点検が必要であることを事前に通知するようにした遠心機を提供することにある。
本発明の他の目的は、所定の真空度までの到達時間が所定の時間より長くなった時に、真空ポンプ装置の保守点検をするように事前に知らせるようにした遠心機を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、真空ポンプ装置が動作状況を監視することにより、油回転ポンプか油拡散ポンプのいずれかの保守が必要かを明示して表示するようにした遠心機を提供することにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次のとおりである。
本発明の一つの特徴によれば、ロータ室内に設置され試料を保持して遠心分離をするロータと、ロータを収容して密閉空間を形成するロータ室と、ロータを回転駆動する駆動源と、ロータ室内を真空にするためにロータ室内の気体をロータ室外に排気する油拡散ポンプ、油回転ポンプを含む真空ポンプ装置と、制御の情報を表示する表示部と、遠心機の制御をする制御手段を有する遠心機において、ロータ室の圧力を検出する真空センサを有し、制御手段は遠心分離運転時に、減圧開始からロータ室の圧力が所定値Ｐ_１に減圧されるまでの到達時間Ｔ _１を測定し、到達時間Ｔ _１が所定の時間Ｔ_Ａより長くなった時に、表示部に油回転ポンプの保守点検が必要である旨を表示しながら、遠心分離運転を継続するように構成した。また、制御手段は、減圧開始からタイムアウト時間Ｔ _ＯＵＴ１（但し、Ｔ _ＯＵＴ１＞Ｔ _Ａ）以内にロータ室の圧力が所定値Ｐ _１に到達しない場合は、表示部に油回転ポンプの故障である旨を表示すると共に、遠心分離運転を停止させる。真空ポンプ装置の保守点検が必要な場合には、遠心分離運転を続行すると共に、遠心分離運転中に表示部に表示をし続けるようにした。保守点検が必要である旨の表示は、表示部に表示される画面中にアイコン形式で表示した。尚、そのアイコンをタッチ等で選択することにより、油回転ポンプの点検箇所の詳細情報を表示するように構成しても良い。

本発明の他の特徴によれば、真空ポンプ装置には油拡散ポンプも含み、制御手段は遠心分離運転時に、ロータ室の圧力所定値Ｐ _１から所定値Ｐ _２（但し、Ｐ _２＜Ｐ _１）に至るまでの到達時間Ｔ _２を測定し、到達時間Ｔ _２が所定の時間Ｔ _Ｂより長くなった時に、表示部に油拡散ポンプの保守点検が必要である旨を表示しながら、遠心分離運転を継続するように構成した。制御手段は、所定値Ｐ _１からタイムアウト時間Ｔ _ＯＵＴ２（但し、Ｔ _ＯＵＴ２＞Ｔ _Ｂ）以内に所定値Ｐ _２に到達しない場合は、表示部に油拡散ポンプの故障である旨を表示すると共に、遠心分離運転を停止させる。故障である旨の表示は、表示部に表示される画面中にアイコン形式で表示することができ、ユーザによってアイコンが選択されたら、油回転ポンプ又は油拡散ポンプの点検箇所の詳細情報を表示部に表示する。

本発明によれば、ロータ室の圧力が所定値Ｐ_１に到達するまでと、所定値Ｐ_１から所定値Ｐ_２に到達する時間が所定の時間より長くなった時に、真空ポンプ装置の保守点検時期を予測判断し、事前に知らせることができる。また、それぞれにタイムアウト時間を設定して、圧力が所定値Ｐ_１又はＰ_２に到達するための時間が所定のタイムアウト時間より長くなった時に真空ポンプ装置の故障と判断予測し、故障である旨を表示すると共に遠心分離運転の開始をしないようにした。

本発明の実施例に係る遠心機１００の主要構成を示す概略図である。本発明の実施例に係る遠心機１００の油拡散ポンプ５の側面図及び断面図である。本発明の実施例に係る遠心機１００の操作表示部１０に表示される画面１０１の一例を示す図である。本発明の実施例に係る遠心機１００の真空ポンプ装置の劣化及び故障を検出して表示する手順を示すフローチャートである。真空ポンプ装置の稼働時間とロータ室内の圧力（真空度）との関係を示すための特性図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。
図１は、本発明の実施例に係る遠心機（遠心分離機）１００の主要構成を示す概略図である。遠心機１００は、駆動源たるモータ２によってロータ１を高速回転させるものである。ロータ１はモータ２の駆動軸２ａに着脱可能であって、試料を入れるための試料容器を複数保持することができ、上部にはロータカバー１ａが設けられる。ロータ１は、外気と遮断させるロータ室３の内部に収容され、ロータ室３の内部は、ロータ１を高速回転するために高い真空度に減圧される。このようにロータ室３の内部は高い真空度に減圧されるので大気から密閉した構造とされる。ロータ室３には、空気を吸引してロータ室３を減圧するためのパイプ７が接続され、パイプ７に真空ポンプ装置が接続される。モータ２の回転、特に加減速制御や一定速制御は、制御装置９によって制御される。図１には図示していないが、ロータ室３は設定された温度にて冷却されるために公知の冷凍装置が設けられる。冷却装置としては、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器（いずれも図示せず）を有する冷凍サイクルを用いたものを用いることができる。

油回転ポンプ４は、ロータ室３内を大気圧から１３パスカル程度の高い真空まで減圧するための補助真空ポンプであり、油回転ポンプ４が用いられる。油回転ポンプ４は、真空ポンプ油を使い回転部の動きを滑らかにし、真空封止して気密性を高めることで高い排気性能を持つ。オイルミストトラップ４ａは、ロータリー式のポンプの排気口（出口側）に取り付けられ、排出空気に同伴されるポンプ油の油煙を取り除くための濾過フィルタである。この濾過フィルタが詰まると油回転ポンプ４の性能が低下するので、適切なタイミングで濾過フィルタの交換が必要である。

油拡散ポンプ５は、ロータ室３に接続される主真空ポンプであり、油回転ポンプ４と油拡散ポンプ５は直列に接続されることにより、高い真空状態まで素早く減圧する真空ポンプ装置を構成する。真空ホース６は油回転ポンプ４と油拡散ポンプ５の間を接続するための配管であり、パイプ７はロータ室３と油拡散ポンプ５の間を接続する配管である。温度センサ８は、油拡散ポンプ５に内蔵されるヒータ（後述）の温度を検出する温度検出手段である。制御装置９は遠心機１００の全体の制御を行う制御手段であって、ロータ１の回転駆動制御、油回転ポンプ４や油拡散ポンプ５の駆動、図示しない冷凍装置を用いたロータ室３の温度制御、温度センサ８を用いたヒータ温度の検出、真空センサ１１を用いたロータ室３の圧力の検出、操作表示部１０での入出力制御などを行う。

操作表示部１０は、ユーザが運転条件の入力するための入力手段としての機能と、ユーザに対して運転条件、運転状態などの各種条件や運転状態を表示するための出力手段を兼用するものであって、ここではタッチ機能を備えた液晶表示装置（ＬＣＤ）が用いられる。ユーザは操作表示部１０を用いて遠心分離の運転のスタートとストップを指示する。真空センサ１１はロータ室３の空気の圧力を検出するものであって、大気圧以下の圧力を測るための圧力計の一種である。エアリークバルブ１２は、高い真空度まで減圧されたロータ室３の内部と大気を管路で接続し、その管路の開閉を行うものである。エアリークバルブ１２を駆動して管路を開放することによりロータ室３に外気を取り込むことにより、ロータ室３の内部を大気圧に戻すことができる。エアリークバルブ１２は、制御装置９によって電気的にその開閉を制御できる電磁弁を用いることができる。

図２は、本発明の実施例に係る遠心機１００の油拡散ポンプ５を示す図であって、左側半分を側面図で表し、右側半分の一部を断面図にて表している。油拡散ポンプ５は、貯蔵した油５２を加熱するボイラ５１と、油５２を加熱するための熱源となるヒータ５３と、加熱されて蒸発・気化した油分子がその中心部を上り周囲部から下向きに勢いよく一方向に噴射するジェット部５６と、ジェット部５６で噴射された高速の油分子が壁面に当たり冷却されるためのシリンダ５４と、円筒形のシリンダ５４の外周部に取り付けられる径方向に延びる板状の複数の放熱フィン５５と、パイプ７（図１参照）に接続される空気の入気口５７と、真空ホース６が接続される空気の排気口５８等から構成される。ボイラ５１は所定の量の油５２を貯蔵するとともに、ヒータ５３を用いて油５２で加熱して蒸発・気化させる加熱手段である。ボイラ５１の内部には、油拡散ポンプ５用の油５２が貯蔵され、油種類によって異なる油温度（例えば１８０℃）において油拡散ポンプ５が排気動作を行う。ヒータ５３は、例えばカートリッジ・ヒータのように液体の中にヒータを実装することにより液体を加熱するタイプの加熱器であり、ヒータ５３から油５２への熱伝導が良くて短時間で油５２の温度を上昇させることができる。ジェット部５６はボイラ５１で加熱されて蒸発・気化した油分子を一方向に噴射させるもので、高速に噴射された気化した油分子がシリンダ５４の内壁に当たって冷却されることによって、周囲にある気体分子が油分子に飛ばされて下の方に圧縮され、排気口５８から排出される。

図３は、本発明の実施例に係る遠心機１００の操作表示部１０に表示される画面１０１の一例を示す図である。画面１０１中の上段部分（上側部分）には、ロータ回転速度表示欄１１０、運転時間表示欄１２０、ロータ温度表示欄１３０の３つの表示欄が割り当てられる。ロータ回転速度表示欄１１０は、ロータ１の回転速度をｒｐｍにて表示するための領域であって、上側には、図示しない回転センサで実測された現在のロータの回転数１１１が大きく表示され、下側には作業者によって設定された設定回転数１１２が小さく表示される。運転時間表示欄１２０は遠心分離の運転時間を表示する領域であって、上側には運転開始時から現在までの経過時間１２１が大きく表示され、下側には作業者によって入力された設定（運転）時間１２２が小さく表示される。ロータ温度表示欄１３０は、ロータ１の温度（又はロータ室３の内部温度）を表示する領域であって、現在におけるロータ温度１３１が大きく上段に表示され、作業者によって入力された設定温度１３２が小さく下段に表示される。作業者が画面上におけるロータ回転速度表示欄１１０、運転時間表示欄１２０、ロータ温度表示欄１３０の欄をそれぞれタッチすると、図示しないポップアップ画面が表示され、そこに０〜９までの数値キーが表示されるので、これを表示操作することによって、設定回転数、運転時間、ロータ１の設定温度等をそれぞれ入力して設定できる。数値キーによって数値が入力されたら、図示しない設定完了キー又はポップアップ画面をクローズするアイコンをタッチすることによって、入力された数値が指定された表示欄に入力される。

ロータ種表示欄１４０には、使用するロータ１の種類に対応する識別記号（識別番号）１４１が表示される。作業者がロータ種表示欄１４０を触れることによって、ポップアップ画面によって選択可能なロータ１の識別記号の一覧が表示され、作業者がこの中から一つを触れることによって選択して、設定完了キー又はポップアップ画面をクローズするアイコンをタッチすることによって、選択されたロータ１の識別番号がロータ種表示欄１４０に表示される。

加減速情報表示欄１５０には、運転開始時にロータ１が停止状態から設定回転数に達するまでの回転の加速勾配（ＡＣＣＥＬ）と、運転停止時にロータ１が設定回転数から停止状態になるまでの回転の減速勾配（ＤＥＣＥＬ）が、それぞれ数値レベルで対応づけて表示される。この設定も、作業者が加減速情報表示欄１５０を触れることによって、ポップアップ画面によって選択可能な加速勾配、減速勾配がそれぞれ表示され、ユーザによって選択される。

上記のとおり、ロータ回転速度表示欄１１０、運転時間表示欄１２０、ロータ温度表示欄１３０、ロータ種表示欄１４０、加減速情報表示欄１５０は、作業者によって設定又は選択される。スタートボタン１８０、ストップボタン１８５は、操作のみで機能するアイコンであって、作業者がスタートボタン１８０を押すことによって、遠心分離運転が開始する。遠心分離運転が終了する前の任意のタイミングで、作業者が任意にストップボタン１８５を押すことによっても、モータ２を停止動作させることができる。ここで、本実施例では操作表示部１０としてタッチ式の液晶ディスプレイを用いているので、「ボタン」と「アイコン」はほぼ同義として用いているので、「ボタンを押す」と「アイコンをタッチする」は同義である。遠心分離運転においてモータ２は、選択された加速勾配で加速されて設定回転数に達し、この設定回転が維持される整定運転が行われる。その後、運転時間表示欄１２０で設定時間が経過した後に、モータ２は選択された減速勾配で減速し、停止状態となり、遠心分離処理が終了する。ここで制御装置９は、エアリークバルブ１２を開くことによりロータ室３が大気圧に戻るため、ユーザはロータ室３のドアを開けることができる。

真空表示欄１７０は、ロータ室３の真空度（圧力）を可視的に表示するための表示欄である。ここでは、真空の度合い（真空度）が、右側に向かって面積が増加するように表示される３種類の台形を用いた棒グラフ表示で示される。棒グラフ表示は、低真空（例えば１３３Ｐａ以上で大気圧未満）を示す１つめのバー１７１、中真空（例えば１３Ｐａ以上で１３３Ｐａ未満）を示す１つめのバー１７２、高真空（例えば１３Ｐａ未満）を示す１つめのバー１７３の３種類の表示バーに分類し、それらの表示バーの点灯の有無にてロータ室３内の真空度を表示する。配列された３種類の台形の全て白抜きの場合、つまりバー１７１〜１７３が表示されていない場合はロータ室３が大気圧であることを表す。次に、左側の台形のみが黒塗り（または点灯）の場合にはロータ室３は低真空であることを表し、左側と中央の台形のみが黒塗り（または点灯）で右側の台形が白塗り（又は消灯）の場合にはロータ室３は中真空であることを表し、３つの台形がすべて黒塗り（又は点灯）の場合にはロータ室３が高速にてロータ１を回転させることができる高真空の状態であることを示す。このようにロータ室３の真空度は、制御装置９が真空センサ１１の出力より判定することができ、その結果が真空表示欄１７０によって大気圧、低真空、中真空、高真空の４段階にて表示することができる。尚、真空度の表示形態は本実施例の態様に限定されるものでは無く、更なる段階に分けたバー表示としても良いし、数値で直接“１３Ｐａ”のように表示しても良いし、液晶画面上にアナログメータを模して表示して、真空度を表示するようにしても良いし、その他の視覚的に識別できる表示方法でも良い。

真空表示欄１７０はタッチすることにより次の動作が開始されるアイコンとしても機能し、真空ポンプ装置である油回転ポンプ４と油拡散ポンプ５のオン・オフのスイッチも兼ねている。すなわち、真空表示欄１７０も、操作と表示のどちらとしても機能する。ロータ室３が真空ポンプ装置で排気されていない時に作業者が真空表示欄１７０に触れると、エアリークバルブ１２を閉じて、ロータ室３内部の排気による減圧動作が開始される。これは、ロータ室３にロータ１をセットした後に、ロータ１の回転に先駆けてロータ室３を事前に減圧させておく場合に便利である。

加減速情報表示欄１５０の下側であって、真空表示欄１７０の左側の領域は、その他の情報を表示するための補足情報表示領域１９０が設けられる。補足情報表示領域１９０には、種々の情報を切り替え表示することができ、何ら異常が発生していないときの遠心分離中の状態では、操作をしているユーザ名をアイコンにて表示する。本実施例では保守点検時期を事前に知らせるための保守・点検表示をするのにこの補足情報表示領域１９０を用いるようにした。真空ポンプ装置のメンテナンス情報又は異常情報は、アイコン１９１にて表示することができ、真空ポンプ装置の部品でメンテナンス時期が近づいた時に、遠心分離運転中及び運転終了後に、補足情報表示領域１９０内にアイコン１９１を表示する。また、真空ポンプ装置の異常が発生したときは、即座にアイコン１９１を表示する。アイコン１９１は、太線枠内の上段に、対象機種の略称を表示する。ここでは、油回転ポンプ（ＲｏｔａｒｙＰｕｍｐ）を示す「ＲＰ」、油拡散ポンプ（ＤｉｆｆｕｓｉｏｎＰｕｍｐ）を示す「ＤＰ」を表示し、下段に故障を示す「ＦＡＩＬＵＲＥ」か、メンテナンスが必要であることを示す「ＭＡＩＮＴＥＮＡＮＣＥ」の文字を表示する。図３の例では、油拡散ポンプ５のメンテナンスが必要であることを表示したアイコン１９１の例を示している。アイコン１９１は、その表示形態と色の変化（例えば白色と灰色など）によってユーザが画面１０１を見た際に、即座にアイコン１９１が表示されていることを識別できるようにすると良い。また、アイコン１９１を点滅しながら表示したり、アイコン１９１の表示の際に警告音等を伴うように構成しても良い。

図４は、本発明の実施例に係る遠心機１００の動作手順を示すフローチャートであって、保守・点検表示のためのアイコン１９１を表示する動作を説明する。遠心分離運転のスタートは、作業者が操作表示部１０の画面１０１から遠心分離運転の条件、即ち、設定回転数１１２、設定時間１２２、設定温度１３２を設定し、加減速勾配１５２を設定することにより、開始の準備が整う。ロータの識別番号１４１は、作業者が手動で入力しても良いし、ロータ１が回転を開始したら制御装置９がロータ識別手段（図示せず）を用いて自動的にロータ１を識別するようにしても良い。このように運転前の準備が整った状態で、ユーザがスタートボタン１８０をタッチする事によって、真空ポンプ装置である油回転ポンプ４と油拡散ポンプ５が同時に運転を開始し、ロータ室３の減圧が開始される（ステップ２０１）。この減圧の間、制御装置９が真空センサ１１の出力を常時監視し、ロータ室の圧力が所定値Ｐ_１（例えば７０パスカル）以下になったか否かを判定する（ステップ２０２）。ここで、所定値Ｐ_１以上の場合は、ステップ２０８に進み、減圧を開始してから圧力が所定値Ｐ_１以上の状態で経過した経過時間がタイムアウト時間たる所定時間１を越えているかどうかを判断し、所定時間１を越えていない場合はステップ２０２に戻る。真空ポンプ装置はロータ室３の空気を排気するために、空気中に含まれる水分がすこしずつポンプ油に混入して劣化するため、長期間の使用により油回転ポンプ４の排気能力が低下し真空度が悪化することがある。油回転ポンプの排気能力が低下するとロータ室３の圧力が所定値Ｐ_１まで到達しないことになる。その場合は、補助真空ポンプである油回転ポンプ４の排気能力が極端に低下したことにより、減圧を開始後にロータ室の圧力（真空度）が所定値Ｐ_１に達しない状態の時間が極端に長くなり、油回転ポンプの故障と判断する（ステップ２０９）。次に、制御装置９は、操作表示部１０の画面１０１に「ＲＰＦＡＩＬＵＲＥ」というアイコン１９１を表示することにより、油回転ポンプ４の故障である旨の案内表示を行い（ステップ２１０）、遠心分離運転の継続を中止して停止させ、処理を終了する（ステップ２１８）。

ステップ２０２にてロータ室３の圧力が所定値Ｐ_１を下回ったら、制御装置９は、真空ポンプ装置である油回転ポンプ４と油拡散ポンプ５が運転開始してから圧力が所定値Ｐ_１に到達するのに要した到達時間Ｔ_１を求め、その時間と判定値Ａと比較する（ステップ２０３）。ここで、到達時間Ｔ_１が判定値Ａより短い場合は規定時間内に真空度が所定値Ｐ_１まで到達した正常な状態であるのでステップ２０４に進み、到達時間Ｔ_１が判定値Ａより長い場合は、制御装置９は補助ポンプたる油回転ポンプ４の保守点検が必要な状況であると判断する（ステップ２１１）。次に、制御装置９は、操作表示部１０の画面１０１に「ＲＰＭＡＩＮＴＥＮＡＮＣＥ」というアイコン１９１を表示することにより、油回転ポンプ４の保守・点検が必要であるとの案内表示を行い（ステップ２１２）、ステップ２０４に移行する。尚、画面に１０１において、アイコン１９１をタッチすることにより保守点検の詳細な内容、例えば、補助ポンプである油回転ポンプ４の油の劣化やオイルミストトラップ４ａに内蔵されるフィルタの目詰まりによって、油回転ポンプ４の排気能力が低下したことを表示するように構成しても良い。

次にステップ２０４において、制御装置９はロータ室３の圧力が所定値Ｐ_２（例えば７パスカル）を下回ったかどうかを判断する。所定値Ｐ_２を下回ったと言うことは油回転ポンプ４及び油拡散ポンプ５が十分稼働しているということである。しかしながら、ステップ２０４にて圧力が所定値Ｐ_２以下でない時は、制御装置９は、ロータ室３の圧力が所定値Ｐ_１に到達してからの経過時間が、タイムアウト時間たる所定時間２を越えたか否かを判定する（ステップ２１５）。ここで、所定時間Ｔ _ＯＵＴ２（タイムアウト時間２）を越えていない場合はステップ２０４に戻る。所定時間２を越えた場合は、油拡散ポンプ５の排気能力が極端に低下したことにより、圧力が所定値Ｐ_１未満になってから圧力が所定値Ｐ_２に達するまでの時間が極端に長くなったものであるので、制御装置９は油拡散ポンプ５の故障と判断する（ステップ２１６）。そして、制御装置９は操作表示部１０の画面１０１にて「ＤＰＦＡＩＬＵＲＥ」というアイコン１９１を表示する。ここでは、油拡散ポンプ５の故障を意味するので、アイコン１９１の太線部内を、白黒の点滅表示を行うことにより分かりやすく故障の修理を促すと良い。このように油拡散ポンプ５が故障している旨の案内表示を行ったら（ステップ２１７）、遠心分離運転の継続を中止して停止させ、処理を終了する（ステップ２１８）。

ステップ２０４において、ロータ室３の圧力が所定値Ｐ_２（例えば７パスカル）を下回った場合には、制御装置９はロータ室３の圧力が所定値Ｐ_１からＰ_２に至るまでの到達時間Ｔ_２が判定値Ｂよりも小さいかどうかを判断する（ステップ２０５）。この判定値Ｂは、主に油拡散ポンプ５の能力が劣化していないか否かを判定するための閾値であって、到達時間Ｔ_２が判定値Ｂを越えた場合は、油拡散ポンプ５の油５２の劣化によって、油拡散ポンプ５の排気能力が低下したと判断する（ステップ２１３）。油拡散ポンプ５の油５２は、ボイラ５１で加熱されて蒸発・気化し、ジェット部５６で噴射された高速の気化した油分子を冷却して油を液体に戻るという一連の動作を繰り返すため、長年の使用によって劣化するため、油拡散ポンプ５の排気能力が低下する。次に、油拡散ポンプ５の保守・点検の案内表示をする。表示内容は、画面１０１の補足情報表示領域１９０に「ＤＰＭＡＩＮＴＥＮＡＮＣＥ」というアイコン１９１を表示して（ステップ２１４）、ステップ２０６に進む。尚、ステップ２１４での表示の前に、すでにステップ２１２によるアイコン１９１が表示されている場合は、ステップ２１２とステップ２１４の双方の案内情報をまとめて、上段に「ＤＰ、ＰＰ」の文字を表示し、下段に「ＭＡＩＮＴＥＮＡＮＣＥ」の文字を表示したアイコン１９１を表示すれば良い。

ステップ２０６においては、ロータ室３内がロータ１を高速で回転させるための高真空状態（ロータ室圧力が所定値Ｐ_２未満）に到達しているので、ロータ１の回転を加速させて、入力された設定回転数１１２にて整定させることにより遠心分離運転を行い（ステップ２０６）、設定時間１２２が経過したらロータ１を減速させて遠心分離運転を終了させて（ステップ２０７）、本フローでの処理を終了する。

次に図５を用いて、本実施例に係る遠心機１００のロータ室内の圧力（真空度）特性を説明する。縦軸はロータ室３内の圧力（単位：Ｐａ）を示し、横軸は経過時間（単位：分）である。油回転ポンプ４は、ロータ室３を大気圧から最大排気能力（例えば１３パスカル程度）の真空度まで減圧することによって、油拡散ポンプ５が能力を発揮するまでの補助ポンプとしての役割を果たす。油拡散ポンプ５は、油回転ポンプ４と組み合わせることで、さらに高い真空度（例えば０．１パスカル程度）まで減圧することができるが、作動を開始するのにある程度の背圧（例えば２０パスカル程度）が必要である為、この背圧を得る為の補助ポンプとして、取り付け構造が簡単で特別な取り扱いを要さず、高真空が得やすい油回転ポンプ４が用いられる。

ここで図５の実線８１を用いて、正常な油回転ポンプ４と油拡散ポンプ５を用いた際の減圧状況を説明する。時刻ｔ_１においてユーザが操作表示部１０のタッチパネルを兼ねる真空表示欄１７０をタッチすると、真空ポンプ装置である油回転ポンプ４と油拡散ポンプ５が同時に運転を始め、ロータ室３内の減圧が開始される。減圧が開始されると、ロータ室３内の圧力は実線８１の矢印８１ａの如く徐々に下がり始める。仮に、油回転ポンプ４だけを単独運転した場合は、ロータ室圧力は実線の如く徐々に下がり始め、ほぼ１３Ｐａ程度で安定する。ここでは油拡散ポンプ５も稼働しているので、ロータ室圧力が２０Ｐａよりも低くなった後であって、油拡散ポンプ５のヒータ５３で加熱された油５２の温度が上昇した場合には、油５２が蒸発・気化した油分子を一方向にジェット噴射する排気動作が開始されることにより、矢印８１ｂ付近よりロータ室圧力が急激に下がり始める。そして、１．３Ｐａより低い圧力である矢印８１ｃ付近まで低下して、その圧力付近で安定する。

本実施例では、制御装置９が真空ポンプ装置の異常又は劣化を判定するための閾値として、２つの所定値Ｐ_１とＰ_２を用いる。所定値Ｐ_１は、油回転ポンプ４の減圧範囲内に設定し、例えば７０パスカルとする。このように設定して減圧開始から所定値Ｐ_１まで減圧されるのに要する到達時間Ｔ_１、実線８１の場合は時刻ｔ_１〜ｔ_２、を測定して、油回転ポンプ４の性能が低下しているか否かの判定値Ａと比較することによって、油回転ポンプ４の状態を判定することができる。到達時間Ｔ_１が判定値Ａより長くなるときは、油回転ポンプ４内の油の劣化またはオイルミストトラップ４ａに内蔵されるフィルタの目詰まりがあると判断できる。ここで、判定値Ａは油回転ポンプ４の定格や特性、実際の稼働データ等を用いて予め実験又は計算等によって算出しておいて、遠心機１００の制御装置９の図示しないメモリ装置に記憶しておくと良い。

実線８１の曲線において、矢印８１ａ以降は油拡散ポンプ５が本格的に稼働するのでロータ室圧力が大きく下がり始め、時刻ｔ_４にてロータ室圧力を検出するための第２の閾値たる所定値Ｐ_２に到達する。その後、ロータ室３はさらに減圧されて、所定値Ｐ_２よりもさらに圧力が低下して、矢印８１ｃ付近にて真空度が最大になる。この最大真空度となる際のロータ室圧力は、１．３Ｐａ未満である。本実施例では到達時間Ｔ_１に加えて、所定値Ｐ_１から所定値Ｐ_２に到達するまでの到達時間Ｔ_２、実線８１の場合は時刻ｔ_２〜ｔ_４、を測定して、油拡散ポンプ５の性能が低下しているかいないかの判断指標とし、到達時間Ｔ_２を判定値Ｂと比較する。ここでは、到達時間Ｔ_２が判定値Ｂ（実験より算出）より長くなるときは、油拡散ポンプ５の油５２が劣化していると判断できる。

次に、図５の別の曲線を用いて、油回転ポンプ４と油拡散ポンプ５のポンプの劣化（能力低下）や異常状態を説明する。点線８２は高真空域にて主に稼働する油拡散ポンプ５が劣化した状態を示す曲線であって、大気圧から中真空領域までは実線８１と同じくロータ室圧力が低下する。従って、到達時間Ｔ_１は時刻ｔ_１〜ｔ_２であり、実線８１と同じである。その後、矢印８１ｂ付近からは実線８１から点線８２のように移行し、油拡散ポンプ５の劣化によって圧力の減少度合いが低く（悪く）なる。この点線８２の場合は、到達時間Ｔ_２が本来の時刻ｔ_２〜ｔ_４から、時刻ｔ_２〜ｔ_５のように延びることになる。この際に、判定値Ｂの基準値が図示のようにｔ_４とｔ_５の間くらいに到達するような値に設定されていた場合には、点線８２の到達時間Ｔ_２（８２）は判定値Ｂよりも長いので、図４のステップ２１３にて油拡散ポンプ５が劣化していると判定されることになる。但し、劣化しているものの遠心分離運転を行うための規定の真空度に到達しているため、時刻ｔ_５においてロータ１が加速して遠心分離運転が続行される。

次に、点線８３の例を説明する。点線８３は、油回転ポンプ４と油拡散ポンプ５の双方が劣化した場合を示す。時刻ｔ_１にてロータ室３の減圧が開始され、点線８３のように減圧され時刻ｔ_３にて所定値Ｐ_１に到達するので、到達時間Ｔ_１（８３）は時刻ｔ_１〜ｔ_３になり、これは判定値Ａよりも長くなる。そこで、制御装置９は、図４のステップ２１１〜２１２のように油拡散ポンプ５が劣化していると判断して、「ＲＰＭＡＩＮＴＥＮＡＮＣＥ」とのアイコン１９１を表示する。その後、中真空から高真空域においては時刻ｔ_６と交差する付近から油拡散ポンプ５が本格的に稼働し始めるので、時刻ｔ_７にてようやくロータ室圧力が所定値Ｐ_２に到達する。この場合は、到達時間Ｔ_２（８３）は時刻ｔ_３〜ｔ_７となり、判定値Ｂを越えているが、タイムアウトとなる所定時間２は越えないことになる。よってこの場合は、図４のステップ２０５で油拡散ポンプ５のオイルが劣化していると判断され、ステップ２１３、２１４が実行される。

次に、点線８４の例を示す。点線８４は、低真空域にて主に稼働する油回転ポンプ４が故障した場合を示す。この場合は、時刻ｔ_１にてロータ室３の減圧が開始されても、点線８４のように所定値Ｐ_１まで減圧されずに、時刻ｔ_６にてタイムアウト時間１（＝所定時間Ｔ _ＯＵＴ１）を越えてしまう。よって、この場合は、図４のステップ２０８のＹＥＳに該当して、油回転ポンプ４の故障と判断されて遠心分離運転が終了される。

本実施例では、補助ポンプ（油回転ポンプ４）と主ポンプ（油拡散ポンプ５）による圧力低下に要する所要時間（到達時間）を制御装置が監視することによって、ロータを設定速度まで加速させて遠心分離を行う前に、それぞれのポンプの劣化（能力低下）や異常を事前に検知することができる。また、劣化している場合は遠心分離運転中にその旨を示すアラーム（アイコン１９１）を表示することによりユーザに対してメンテナンスを促すことができる。また、劣化の場合は遠心分離運転が継続させるので、作業の進行に影響を与えることがない。一方、真空ポンプ装置が異常状態の場合は、遠心分離運転を行わないので、遠心分離運転中にロータの異常高温となることによるサンプルの破損等を確実に防止することができ、信頼性の高い遠心機を実現することができる。さらに、ユーザがアイコン１９１をタッチすることにより点検箇所の詳細情報を画面上にポップアップ表示するように構成しても良い。

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、所定値Ｐ_１、Ｐ_２の大きさ（Ｐａ）、判定値Ａ、Ｂの長さ（秒）、タイムアウトとなる所定時間１、２の長さは使用する補助ポンプや油拡散ポンプの特性に合わせて適宜設定すれば良い。また、上述の実施例では所定値Ｐとして、２つの所定値Ｐ_１、Ｐ_２を用いるようにしたが、監視の必要な圧力域にさらに区分して、多くの所定値を設定して、それらの間の経過時間をそれぞれ監視することによって遠心機の構成部品の劣化状況や故障状態を検出するように構成しても良い。さらに、本実施例の検出方法は、真空ポンプの劣化や故障の監視を行うようにしたが、ロータ室内の温度変化を監視することによって冷凍装置の劣化や故障の監視を行う制御においても同様に用いることができる。

１ロータ１ａロータカバー
２モータ２ａ駆動軸
３ロータ室４油回転ポンプ
４ａオイルミストトラップ５油拡散ポンプ
６真空ホース７パイプ
７ａ接続部８温度センサ
９制御装置１０操作表示部
１１真空センサ１２エアリークバルブ
５１ボイラ５２油
５３ヒータ５４シリンダ
５５放熱フィン５６ジェット部
５７入気口５８排気口
１００遠心機１０１画面
１１０ロータ回転速度表示欄１１１回転数
１１２設定回転数１２０運転時間表示欄
１２１経過時間１２２設定時間
１３０ロータ温度表示欄１３１ロータ温度
１３２設定温度１４０ロータ種表示欄
１４１識別番号１５０加減速情報表示欄
１５２加減速勾配１６０機能表示部
１７０真空表示欄１７１〜１７３バー
１８０スタートボタン１８５ストップボタン
１９０補足情報表示領域１９１アイコン

Claims

分離すべき試料を保持するロータと、該ロータを収容して密閉空間を形成するロータ室と、前記ロータを回転駆動する駆動源と、前記ロータ室内を真空にするために前記ロータ室内の気体をロータ室外に排気する油回転ポンプを含む真空ポンプ装置と、制御の情報を表示する表示部と、遠心分離運転の制御をする制御手段を有する遠心機において、
前記ロータ室の圧力を検出する真空センサを有し、
前記制御手段は遠心分離運転時に、減圧開始から前記ロータ室の圧力が所定値Ｐ_１（但し、Ｐ_２＜Ｐ_１）に減圧されるまでの到達時間Ｔ _１を測定し、前記到達時間Ｔ _１が所定の時間Ｔ _Ａより長くなった時に、前記表示部に前記油回転ポンプの保守点検が必要である旨を表示しながら、前記遠心分離運転を継続することを特徴とする遠心機。
前記制御手段は、減圧開始からタイムアウト時間Ｔ _ＯＵＴ１（但し、Ｔ _ＯＵＴ１＞Ｔ_Ａ）以内に前記ロータ室の圧力が所定値Ｐ _１に到達しない場合は、前記表示部に前記油回転ポンプの故障である旨を表示すると共に、前記遠心分離運転を停止させることを特徴とする請求項１に記載の遠心機。
前記真空ポンプ装置には油拡散ポンプも含み、
前記制御手段は遠心分離運転時に、前記ロータ室の圧力前記所定値Ｐ _１から所定値Ｐ _２に至るまでの到達時間Ｔ _２を測定し、
前記到達時間Ｔ _２が所定の時間Ｔ _Ｂより長くなった時に、前記表示部に前記油拡散ポンプの保守点検が必要である旨を表示しながら、前記遠心分離運転を継続することを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心機。
前記制御手段は、前記所定値Ｐ _１からタイムアウト時間Ｔ _ＯＵＴ２（但し、Ｔ _ＯＵＴ２＞Ｔ_Ｂ）以内に所定値Ｐ _２に到達しない場合は、前記表示部に前記油拡散ポンプの故障である旨を表示すると共に、前記遠心分離運転を停止させることを特徴とする請求項３に記載の遠心機。
前記保守点検が必要である旨の表示は、前記遠心分離運転中に前記表示部に表示し続けることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の遠心機。
前記保守点検が必要である旨の表示は、前記表示部に表示される画面中にアイコン形式で表示することを特徴とする請求項５に記載の遠心機。
ユーザによって前記アイコンが選択されたら、前記真空ポンプの点検箇所の詳細情報を前記表示部に表示することを特徴とする請求項６に記載の遠心機。