遠心分離機
【課題】
遠心分離機において、真空ポンプの運転を開始してから所定の真空度に到達するまでの到達時間を予測し、その真空到達時間を表示する。
【解決手段】
ロータ２を収容する回転室３と、回転室３の空気を吸引する真空ポンプ（油回転真空ポンプ６、油拡散真空ポンプ７）と、使用者へ情報の表示をする表示部１３と、これらの動作を制御する制御部１２を備えた遠心分離機において、制御部１２は、真空ポンプによって所定の真空度に達するまでの真空到達時間を算出し、表示部１３に算出された真空到達時間を表示するように構成した。真空到達時間の予測は、油拡散真空ポンプ７のＤＰボイラ部１４の温度を考慮して算出することにより、精度の高い予測を行うことができる。
遠心分離機において、真空ポンプの運転を開始してから所定の真空度に到達するまでの到達時間を予測し、その真空到達時間を表示する。
【解決手段】
ロータ２を収容する回転室３と、回転室３の空気を吸引する真空ポンプ（油回転真空ポンプ６、油拡散真空ポンプ７）と、使用者へ情報の表示をする表示部１３と、これらの動作を制御する制御部１２を備えた遠心分離機において、制御部１２は、真空ポンプによって所定の真空度に達するまでの真空到達時間を算出し、表示部１３に算出された真空到達時間を表示するように構成した。真空到達時間の予測は、油拡散真空ポンプ７のＤＰボイラ部１４の温度を考慮して算出することにより、精度の高い予測を行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転室を減圧して使用する遠心分離機に関し、特に、一定の真空度に達する時間を予測して表示部に表示する機能を有する遠心分離機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば４万ｒｐｍ以上で回転する高速の遠心分離機には、高速回転時の空気摩擦によるロータの発熱を避けるため、回転室を真空ポンプによって減圧させた状態でロータを回転させる。真空ポンプとしては主に油回転真空ポンプが用いられ、油回転真空ポンプを補助する真空ポンプとして油拡散真空ポンプを直列に接続する方法が一般的である。さらに、ロータを設定した温度に保つために、回転室には冷却装置が設けられる。
【０００３】
油回転真空ポンプと油拡散真空ポンプを組み合わせた真空装置として、例えば特許文献１の技術が知られている。特許文献１は生産設備としての発案であり、真空到達時間の短縮と省エネルギー化に関する内容である。これに対して遠心分離機では減圧→減圧解除→減圧というように、遠心分離作業を繰り返す度に真空引き運転を繰り返すので、油拡散ポンプの起動時のオイルの油温の状態は運転ごとに異なる。よって、ある一定真空度に達するまでの時間は運転ごとに異なってくるので、使用者は一定の真空度に達する時間を予測することは容易ではなかった。
【０００４】
一方、市販化されている遠心分離機においては、中真空（１３３Ｐａ）や高真空（１３．３Ｐａ）に到達したことを示す記号や、真空度の値を表示部に直接表示させてきたが、これら中真空（１３３Ｐａ）や高真空（１３．３Ｐａ）に達するまでの時間を予測して表示させる機能を有する遠心分離機は無かった。尚、本明細書中において、低真空は、大気圧〜１３３Ｐａの範囲を指し、中真空は１３３Ｐａ〜１３．３Ｐａの範囲を指し、高真空は１３．３Ｐａ以下の気圧を指すものとして説明する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１９８３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の油回転真空ポンプと油拡散真空ポンプを組み合わせた真空装置においては、油回転真空ポンプを主ポンプとし、油拡散真空ポンプを補助ポンプとし、ある一定以上の高真空度に達しないと、ロータが所定の回転速度（例えば殆ど風損による発熱の影響のないない回転速度５，０００ｒｐｍ）以上に回転させないように制御していた。そのため、遠心分離作業のスタート時には、ロータが設定された回転速度で回転可能な減圧（真空）状態になるまでどのくらいの時間がかかるがわからなかった。特に、回転数が４万ｒｐｍ以上に達する、いわゆる超遠心分離機においては、ロータの回転エネルギーが大きいため、ロータがきちんと回転していることを使用者が確認することが重要である。そのため、使用者はロータの回転が最高回転数に達成したのを見届けてから遠心分離機から離れるのが通常である。しかし、所定の真空度までの減圧がどのくらいの時間かかるのか、また、ロータの回転がいつ始まるのかがわからないと、遠心分離機の前で待っている使用者が困ってしまう。
【０００７】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、真空ポンプの運転を開始してから所定の真空度に到達するまでの到達時間を予測し、その到達時間を表示する遠心分離機を提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、真空ポンプの運転を開始してから所定の真空度に到達するまでの到達時間の予測を精度良くに行うことができる遠心分離機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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通りである。
【００１０】
本発明の一つの特徴によれば、モータと、モータによって回転されるロータを収容する回転室と、回転室の空気を吸引し圧力を低下せしめる真空ポンプと、使用者からの入力を受け付ける操作部と、使用者へ情報の表示をする表示部と、これらの動作を制御する制御部を備えた遠心分離機において、制御部は、真空ポンプによって所定の真空度に達するまでの真空到達時間を算出し、表示部に算出された真空到達時間を表示するように構成した。この所定の真空度とは、使用者によって設定された設定回転数で残留空気との摩擦による温度上昇なく、ロータを連続回転させることができる真空度である。
【００１１】
本発明の他の特徴によれば、真空ポンプは油拡散真空ポンプを含み、油拡散真空ポンプは作動油を収容するボイラ部と、作動油を加熱するためのヒータ部と、作動油の温度を検出する温度センサを有し、制御部は、温度センサによって検出された作動油の温度情報を用いて真空到達時間を算出する。また、真空ポンプとしてさらに油回転真空ポンプを用い、大気圧から油拡散真空ポンプが有効に作動する臨界背圧に至るまで、油回転真空ポンプによって減圧を行うように構成すると良い。
【００１２】
本発明のさらに他の特徴によれば、制御部は、（１）減圧開始時から油拡散真空ポンプの臨界背圧（約２０Ｐａ程度）まで、（２）臨界背圧から作動油の温度が油拡散真空ポンプの動作温度（約１５０℃〜約２００℃）に達するまで、及び、（３）油拡散真空ポンプが有効に作動して所定の真空度（１３．３Ｐａ）以下に到達するまで、の３つの区間に分けて、各区間の到達予定時間を算出し、これら到達予定時間の合計を求めることによって真空到達時間を算出する。この際、（１）〜（３）の各区間における回転室内の真空度の到達カーブ又は油拡散真空ポンプの温度カーブをあらかじめ制御部の記憶手段内に格納しておき、格納されたカーブを用いて各区間における到達予定時間を算出すると良い。
【００１３】
本発明のさらに他の特徴によれば、制御部は、一定間隔毎に再計算される真空到達時間を比較し、比較された真空到達時間の推移に異常が生じた場合は、表示部にメッセージの表示をする。メッセージ表示をする場合は、例えば、比較された真空到達時間が減らない状態が所定回数以上続いた場合である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、真空ポンプによって所定の真空度に達するまでの真空到達時間が表示部に表示されるので、使用者にとって真空到達時間を容易に認識することができる。特に、イライラしながら遠心分離機の前で待つ必要が無くなるので、時間の有効利用に一役買うことができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、所定の真空度とは、使用者によって設定された設定回転数で風損による影響を受けることが無くロータを連続回転させることができる真空度であるので、安定してロータの連続回転が行える状態になるまでの時間を容易に認識することができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、制御部は、真空到達時間を一定間隔毎に再計算し、再計算された真空到達時間を表示部に表示するので、高い精度で真空到達時間の表示を行うことができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、真空ポンプは油拡散真空ポンプを含み、制御部は温度センサによって検出された油拡散真空ポンプの作動油の温度情報を用いて真空到達時間を算出するので、到達時間の変動が大きい部分を精度良く予測することができ、高い精度で真空到達時間の表示を行うことができる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、真空ポンプはさらに油回転真空ポンプを含み、大気圧から油拡散真空ポンプが有効に作動する臨界背圧に至るまで、油回転真空ポンプによって減圧を行うので、短い時間で効率よく真空引きを行うことができる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、制御部は、３つの区間に分けて各区間の到達予定時間を算出し、これらの合計を求めることによって真空到達時間を算出するので、高い精度で真空到達時間の算出を行うことができる。
【００２０】
請求項７の発明によれば、制御部は、（１）〜（３）の各区間における回転室内の真空度の到達カーブ又は油拡散真空ポンプの温度カーブをあらかじめ格納しておき、格納されたカーブを用いて各区間における到達予定時間を算出するので、簡単で精度の良い真空到達時間の算出を行うことができる。
【００２１】
請求項８の発明によれば、制御部は、一定間隔毎に再計算される真空到達時間を比較し、比較された真空到達時間の推移に異常が生じた場合は、表示部にメッセージ表示をするので、真空到達時間の予測に付随して異常発生通知機能を実現することができる。
【００２２】
請求項９の発明によれば、制御部は、比較された真空到達時間が減らない状態が所定回数以上続いた場合に異常が生じたと判定するので、真空ポンプの故障や配管の漏れなどを早期に検出することができる。
【００２３】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施形態による遠心分離機について、図１に基づいて説明する。図１は、本発明の実施態様に係る遠心分離機の構成を示す断面図である。遠心分離機１は、試料を保持して回転するロータ２と、ロータ２を収容し密閉空間となる回転室３と、回転室３へロータ２の出し入れを行うために設けられたドア５と、回転室３を減圧する真空ポンプ（油回転真空ポンプ６と、油拡散真空ポンプ７）と、使用者による遠心分離条件の設定操作を受け付ける操作部８と、使用者に対して運転状態等の各種情報の表示を行う表示部１３と、ロータ２を回転させる駆動装置９と、回転室３内の圧力を測定する真空センサ１１と、制御部１２を含んで構成される。
【００２５】
回転室３の下部には、回転室３の内外を連通する貫通孔が設けられ、駆動装置９から延びる回転軸４が貫通孔を貫通し、回転軸４の先端にロータ２が取り付けられる。尚、貫通孔において回転軸４は図示せぬシール部材によってシールされ、回転室３の気密性が保持できる構造となっている。ロータ２には、試料を入れるチューブ等を挿入するための孔（図示せず）が複数形成される。本実施形態では、駆動装置９の回転速度は、例えば毎分４万回転以上で運転可能であり、この回転によって発生する遠心力により試料が遠心分離される。通常、大気圧下でロータ２が高速回転すると、風損によりロータ２が発熱する。また、大気圧下では空気抵抗によりロータ２の高回転化が抑制される。よって遠心分離時に回転室３内の空気を抜いて真空（減圧）状態にし、風損を抑制する必要がある。
【００２６】
油拡散真空ポンプ（ＤＰ）７は、吸引側が回転室３に接続され、排出側が真空配管１０を介して油回転真空ポンプ（ＶＰ）６の吸引口に接続される。油拡散真空ポンプ７は内部に液体の油を備え、この油の内部での蒸発・凝縮によって回転室３内の空気を排出させる公知の装置である。このように本実施形態においては、真空ポンプとして油拡散真空ポンプ７と油回転真空ポンプ６を直列に接続している。これは、油回転真空ポンプ６だけで、所定の真空度（１Ｐａ以下）にするには、１〜２日くらいかかってしまい、油拡散真空ポンプ７は動作するためのある程度の背圧（臨界背圧：２０Ｐａ程度）が必要であるため、臨界背圧を得るために補助ポンプが必要とされるためである。油回転真空ポンプ６は、油拡散真空ポンプ７の補助ポンプとして機能する。油回転真空ポンプ６の排出側は、排気に含まれるオイルミストを補足するためのオイルミストトラップ１７が設けられる。
【００２７】
油拡散真空ポンプ７は、作動油を収容するＤＰボイラ部１４内と、その作動油を加熱するためのＤＰヒータ部１６が設けられる。作動油の温度は温度センサ１５によって測定される。ＤＰヒータ部１６により加熱された作動油は、図示されていない油拡散ポンプ内の煙突内を上昇し、煙突に設けられている、ＤＰボイラ部１４方向に向けて斜めに配置されたノズルから蒸気となって噴出される。この蒸気に対して空気等の気体分子が衝突すると、蒸気の流れの方向に運動量が与えられて空気が排気側へ流れ、油拡散ポンプと接続されたチャンバー内の空気が排気されて、チャンバー内が真空状態にされる。蒸気となった作動油は、ＤＰボイラ部１４の壁面で凝縮して回収され、再びＤＰヒータ部１６で加熱される。
【００２８】
制御部１２は、図示しないマイクロコンピュータ、揮発性及び不揮発性の記憶メモリを含み、信号線により真空センサ１１、温度センサ１５等の出力信号を入力し、駆動装置９の回転制御、油回転真空ポンプ６のＯＮ／ＯＦＦ制御、油拡散真空ポンプ７のＯＮ／ＯＦＦ制御、表示部１３への情報の表示、操作部８からの入力データの取得等、遠心分離機１の全体の制御を行う。これらの全体制御は、プログラムをマイクロコンピュータで実行することによりソフトウェア的に制御することができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２９】
表示部１３は使用者に対して各種情報を表示する表示装置で、例えば液晶表示装置を用いることができる。操作部８は、使用者が必要な情報を入力するための入力装置であり、例えばキーボート又はプッシュボタンを用いることができる。尚、タッチパネル式の液晶表示装置を用いることにより、表示部１３と操作部８を１つの構成機器で実現できる。
【００３０】
次に、図２を用いて、表示部１３と操作部８として、タッチパネル式の液晶表示装置を用いた画面の例を説明する。図２は、駆動軸４にロータ２がセットされ、スタートボタン２３０が押されて、真空ポンプが稼働され、回転室３が所定の真空度になるまでの「真空待機」の状態の画面表示を示しており、この真空待機では、ロータ２を５，０００ｒｐｍで回転させ、ロータ２が設定温度になるように制御が開始されている。表示画面２００は、主に、遠心分離機１の運転状態と運転条件（設定値）を表示するもので、その画面中には、遠心分離機の運転条件である回転速度表示領域２０１、時間表示領域２０４、温度表示領域２０７が設けられる。これら領域の周囲には、現在の真空状態を３つのバーで表示する真空度表示２４０、遠心分離動作の開始を指示するためのスタートボタン２３０、遠心分離動作の中断又は駆動装置９の回転停止を指示するためのストップボタン２３１が表示される。
【００３１】
回転速度表示領域２０１の中央の大きな数字“５０００”は、ロータ２の現在の回転速度２０２を示し、下線部で区切られた下段（小さな文字）は設定回転速度２０３を示す。使用者が回転速度表示領域２０１の枠内を指でタッチすると、テンキー画面（図示せず）がポップアップ表示されるので、使用者はテンキーを操作することにより回転速度を設定できる。
【００３２】
時間表示領域２０４の中央の大きな数字は、ロータ２を設定回転速度２０３で実際に運転された運転時間（経過時間）２０５であり、時、分の単位で表示される。運転時間２０５は、制御部１２のマイコンに含まれるタイマー機能を用いて自動的にカウントされ、表示される。下線部で区切られた下段（小さな文字）は、遠心分離を行う設定運転時間２０６である。温度表示領域２０７の中央の大きな文字は、現在の回転室３の内部のロータ温度２０８であり、下線部の下段（小さな文字）が、遠心分離を行う際に保持すべきロータ２の設定温度２０９である。
【００３３】
ＳＰＥＥＤ／ＲＣＦボタン２１０は、回転速度表示領域にロータ２の回転速度（ＳＰＥＥＤ）を表示するか、遠心加速度（ＲＣＦ）の表示をするかの表示切替ボタンあり、ＳＰＥＥＤ／ＲＣＦボタン２１０をタッチする毎に回転速度表示領域２０１における表示が、回転速度から遠心加速度の表示に、また遠心加速度から回転速度の表示に切り替わる。ＡＣＣＥＬ／ＤＥＣＥＬボタン２１１は、加速モードと、減速モードの設定を切替えるためのもので、加速モードは、０〜５，０００ｒｐｍまでの加速時間を複数の選択肢の中から選択することができ、減速モードは５，０００ｒｐｍ〜０までの減速時間を複数の選択肢の中からあるいは、設定回転速度から自然減速させるかを選択するためのものである。画面２００の右上には、現在日時２１５が表示される。
【００３４】
真空度表示２４０は、回転室３の真空度を３本のバーで簡易的に表示するもので、例えば、真空ポンプがＯＮして中真空に到達するまではバー１本を表示させ、中真空（例えば１３３Ｐａ）に到達した場合はバー２本を表示させ、高真空（例えば１３．３Ｐａ）に到達した場合は３本のバーを表示させる。図２では、２本のバーが表示されて。真空到達時間２２０は、本発明の中心となる表示であり、現在の状況から回転室３の真空度が所定の真空度Ｖ１に到達するまで、あとどのくらいの時間がかかるかを表示する。図３においては、所定の真空度Ｖ１に到達するまであと１０分である。
【００３５】
次に、図３を用いて、真空ポンプを用いて回転室３を減圧する際の経過時間と回転室内真空度の関係を説明する。これらの関係は「真空到達時間」の算出に密接な関係を有するものである。図３において、左側縦軸は回転室３の真空度（単位：Ｐａ）であり、横軸は経過時間（単位：ｓｅｃ）である。また、右側縦軸は、油拡散ポンプ（ＤＰ）７のボイラ温度（単位：℃）である。
【００３６】
時間Ｔ０において２つの真空ポンプの動作を開始させると、回転室内真空度（図３の点線で示す曲線）は、大気圧から徐々に低下する。一方、油拡散真空ポンプ７のＤＰヒータ部１６がＯＮにされるため、時間の経過と共にＤＰボイラ温度が上昇する。この上昇の状態を示すのが図３の実線による曲線である。油拡散真空ポンプ７が動作を始めるのには２つの条件がある。その一つは必要な背圧（臨界背圧）以下の真空度に達していることであり、もう一つはＤＰボイラの温度が一定値、即ち内部の油の沸騰温度に到達していることである。図２のグラフにおいて、（１）の区間は、油回転真空ポンプ６の作用によって回転室内真空度が、油拡散真空ポンプ７の動作に必要な臨界背圧にまで到達するために要する時間である。ここでは、時間Ｔ１において回転室内真空度が油拡散真空ポンプ７の臨界背圧に到達する。
【００３７】
時間Ｔ１を経過した後の（２）の区間は、油拡散真空ポンプ７の動作が開始する条件の１つが整っている状態であるが、まだＤＰボイラの温度が十分上昇しておらず、動作点まで上昇していない状態の区間である。いわば油拡散真空ポンプ７の本格稼働の開始待ちの区間である。この区間（２）においても油回転真空ポンプ６の作用により、回転室内真空度は継続して低下するが、油回転真空ポンプ６のこの真空度付近での効率の関係から、回転室内真空度の低下の割合は少ない。
【００３８】
区間（２）に要する時間、即ち時間Ｔ１から時間Ｔ２までは、減圧動作を開始した時間Ｔ０の時のＤＰボイラ温度に大きく左右される。例えば、当日最初に遠心分離機１を稼働させたときのように、ＤＰボイラ温度が室温程度まで下がっているときは、区間（２）に要する時間は長くなる。逆に、遠心分離動作を続けて行うときのように、直前の遠心分離動作によりＤＰボイラ温度が十分高いときは、区間（２）に要する時間は短くなり、あるいはゼロになる。
【００３９】
時間Ｔ２において、油拡散真空ポンプ７の動作が開始する２つ目の条件、即ち“ＤＰボイラ温度が約１７０℃に到達”が達成されたため、油拡散真空ポンプ７が本格的に稼働し始める。これによって、回転室内真空度が大幅に低下し、時間Ｔ３において所望の真空度（Ｖ１）に到達する。この真空度Ｖ１は、ロータ２を高速で回転させた場合に残留空気との摩擦による温度上昇なく、連続回転させることができる程度の真空度である。尚、ロータ２の高速回転を行うのは真空度Ｖ１（約１３．３Ｐａ）に到達した以降であるのが理想的であるが、遠心分離時間の短縮の関係と区間（３）に要する時間（比較的に短い）の関係から、（３）の区間に移行したら設定速度の回転数まで加速して回転させるようにしても良い。この場合、区間（１）、（２）においては、ロータ２は回転させないか、あるいはきわめて低速（例えば５，０００ｒｐｍ程度）にて回転させる。
【００４０】
次に、図４のフローチャートを用いて真空到達予測時間の表示手順を説明する。図４に示す一連の動作は、制御部１２にあらかじめ格納されたプログラムによってソフトウェア的に実行可能である。まず、使用者は、試料を入れたチューブ等がセットされたロータ２を回転室３の内部にセットし、ドア５を締める。次に、使用者は操作部８から、運転条件である設定回転速度、設定運転時間等を入力する。これらの必要な入力情報を受け取った制御部１２は、スタートボタン２３０（図２）が押されたのを検出してから、油回転真空ポンプ６と油拡散真空ポンプ７の電源をオンにして減圧動作を開始させる（ステップ４０１）。
【００４１】
次に制御部１２は、真空センサ１１の出力を用いて回転室３内の真空度Ｖを測定し、温度センサ１５の出力を用いて油拡散ポンプ７のＤＰボイラ１４部の温度Ｔを測定する（ステップ４０２）。次に、測定されたデータを元に、その時点における図３の（１）（２）（３）の予測時間を算出する（ステップ４０３）。この予測に先立ち、制御部１２の記憶手段（図示せず）には、回転室容量、排気管経路、真空ポンプの排気特性などにより決まる真空系の排気特性データを前もって記憶しておき、そのデータからある一定真空度Ｖ１に達する時間を予測して表示部１３に表示させる。
【００４２】
図３の区間（１）に関し、制御部１２は、回転室３の真空度が油拡散真空ポンプ７の臨界背圧まで達するまでの、油回転真空ポンプ６による排気特性データから時間予測を行う。この排気特性データは油回転真空ポンプ６によってほとんど一義的に決まるカーブであるので、１つの曲線カーブのデータを制御部１２に格納しておけばよい。尚、より厳密に予測するためには、直前の減圧作業の有無、室温、大気温度等、各種パラメータを考慮して複数の曲線カーブを準備して制御部１２に格納しておき、減圧作業の開始時にどの曲線カーブに該当するかを判断して決定するようにしても良い。
【００４３】
図３の区間（２）に関し、制御部１２は、油拡散真空ポンプ７の作動油の温度上昇カーブを格納しておく。この温度上昇カーブの傾斜はＤＰボイラ部１４及びＤＰヒータ部１６の特性によりほぼ一義的に決まっており、図３の時間Ｔ0の時点での作動油の温度（初期温度）と温度上昇カーブを比較することによって、Ｔ１からＴ２に要する時間を容易に予測できる。但し、室温によっては温度上昇カーブの傾きが若干変わってくることもあるので、より精密に予測する場合は室温毎の温度上昇カーブを制御部１２に格納しておき、それらを用いて予測するようにしても良い。
【００４４】
図３の区間（３）に関し、制御部１２は、臨界背圧から所定の真空度Ｖ１に到達するまでのデータを格納しておく。この区間に要する時間はほぼ一定であり、油拡散真空ポンプの性能によってほぼ一義的に決まる。従って、区間（３）に入る時間Ｔ２の時の回転室内真空度の値がわかれば、所定の真空度Ｖ１に到達する時間Ｔ３を予測できる。
【００４５】
次に、区間毎に予測された予測時間の合計ｔｎを算出する（ステップ４０４）。後述するがステップ４０２〜４０４のステップは、回転室３の内部の真空度が所定の真空度Ｖ１に到達するまで周期的に繰り返されるので、区間（２）の状態では区間（１）の予測時間は０であり、区間（３）の状態では区間（１）及び（２）の予測時間はともに０である。次に、予測時間の合計ｔｎが１分以内の場合は（ステップ４０５）、進行到達時間（真空到達のための残り時間）ｔｎを秒単位にて表示部１３に表示する。時間の合計ｔｎが１分以上の場合は（ステップ４０５）、進行到達時間ｔｎを分単位にて表示部１３に表示する（ステップ４０６）。
【００４６】
予測時間の合計ｔｎが０となった場合は、真空到達時間２２０の表示動作を終了させ、所定時間“０”を表示させた後、表示を消す。時間の合計ｔｎが０でない場合はステップ４０９に進む（ステップ４０８）。ステップ４０９では、１０秒間の待ち時間を取って１０秒たったらステップ４１０に進む。ステップ４１０では、ｎが１であるかを判断し、１の場合はステップ４０２に戻る。ここで、ｎはステップ４０４における計算が何回目かのカウント値であり、ステップ４０４を実行するたびにｎが１，２，・・と１つずつ増加する。従って、ｎ＝１であるということは、最初の真空到達予測時間の算出であることを意味する。
【００４７】
ステップ４０９において、ｎが５より大きいか否かを判断し、ｎ＞５でなければステップ４０２に戻る（ステップ４１１）。次に、ｔn-1−ｔｎ＜１０秒の状態が５回続いたかを検出し、続いていなければステップ４０２に戻り（ステップ４１２）、続いた場合は、使用者に真空ポンプ関係の動作確認を促すための確認メッセージを表示してステップ４０２に戻る（ステップ４１３）。確認メッセージの内容は種々考えられるが、例えば「回転室内に結露が発生していませんか？」と表示できる。尚、比較された前記真空到達時間が減らない状態が所定回数以上続いた場合に、異常が生じたと判定して、制御部１２が必要なエラー処理（ロータ３の回転を止める等）を行うようにしても良い。
【００４８】
以上のように、本実施形態においては、遠心分離機のスタートボタンを押してから所定の真空状態に達するまでの時間が表示部１３に表示されるので、使用者はどれぐらい待てば良いのかを認識できるので、待つ時間がわからないのでイライラしたり、無駄な時間を費やしたりすることを防止できる。
【００４９】
以上、本発明を示す実施形態に基づき説明したが、本発明は上述の形態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、回転室内の湿度を測定する湿度センサを設けて、制御部は真空到達時間の予測において湿度センサの値を考慮して予測するようにしても良い。この場合に、湿度毎の真空到達カーブを複数準備して制御部に格納しておけばよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施態様に係る遠心分離機の構成を示す断面図である。
【図２】図１の遠心分離機の表示部１３における表示内容を示す図である。
【図３】図１の遠心分離機の真空ポンプを用いて回転室３を減圧する際の経過時間と回転室内真空度及びＤＰボイラ温度の関係を示す図である。
【図４】図１の遠心分離機の動作手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１ 遠心分離機 ２ ロータ ３ 回転室 ４ 回転軸
５ ドア ６ 油回転真空ポンプ ７ 油拡散真空ポンプ
８ 操作部 ９ モータ １０ 真空配管 １１ 真空センサ
１２ 制御部 １３ サーモモジュール １４ ＤＰボイラ部
１５ 温度センサ １６ ＤＰヒータ部 １７ オイルミストトラップ
２００ （操作・表示部に表示される）画面 ２０１ 回転速度表示領域
２０２ 実回転速度 ２０３ 設定回転速度 ２０４ 時間表示領域
２０５ 運転時間 ２０６ 設定運転時間 ２０７ 温度表示領域
２０８ ロータ温度 ２０９ 設定温度
２１０ ＳＰＥＥＤ／ＲＣＦボタン ２１１ ＡＣＣＥＬ／ＤＥＣＥＬボタン
２１５ 現在日時 ２２０ 整定までの時間
２３０ スタートボタン ２３１ ストップボタン
２４０ 真空度表示
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転室を減圧して使用する遠心分離機に関し、特に、一定の真空度に達する時間を予測して表示部に表示する機能を有する遠心分離機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば４万ｒｐｍ以上で回転する高速の遠心分離機には、高速回転時の空気摩擦によるロータの発熱を避けるため、回転室を真空ポンプによって減圧させた状態でロータを回転させる。真空ポンプとしては主に油回転真空ポンプが用いられ、油回転真空ポンプを補助する真空ポンプとして油拡散真空ポンプを直列に接続する方法が一般的である。さらに、ロータを設定した温度に保つために、回転室には冷却装置が設けられる。
【０００３】
油回転真空ポンプと油拡散真空ポンプを組み合わせた真空装置として、例えば特許文献１の技術が知られている。特許文献１は生産設備としての発案であり、真空到達時間の短縮と省エネルギー化に関する内容である。これに対して遠心分離機では減圧→減圧解除→減圧というように、遠心分離作業を繰り返す度に真空引き運転を繰り返すので、油拡散ポンプの起動時のオイルの油温の状態は運転ごとに異なる。よって、ある一定真空度に達するまでの時間は運転ごとに異なってくるので、使用者は一定の真空度に達する時間を予測することは容易ではなかった。
【０００４】
一方、市販化されている遠心分離機においては、中真空（１３３Ｐａ）や高真空（１３．３Ｐａ）に到達したことを示す記号や、真空度の値を表示部に直接表示させてきたが、これら中真空（１３３Ｐａ）や高真空（１３．３Ｐａ）に達するまでの時間を予測して表示させる機能を有する遠心分離機は無かった。尚、本明細書中において、低真空は、大気圧〜１３３Ｐａの範囲を指し、中真空は１３３Ｐａ〜１３．３Ｐａの範囲を指し、高真空は１３．３Ｐａ以下の気圧を指すものとして説明する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１９８３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の油回転真空ポンプと油拡散真空ポンプを組み合わせた真空装置においては、油回転真空ポンプを主ポンプとし、油拡散真空ポンプを補助ポンプとし、ある一定以上の高真空度に達しないと、ロータが所定の回転速度（例えば殆ど風損による発熱の影響のないない回転速度５，０００ｒｐｍ）以上に回転させないように制御していた。そのため、遠心分離作業のスタート時には、ロータが設定された回転速度で回転可能な減圧（真空）状態になるまでどのくらいの時間がかかるがわからなかった。特に、回転数が４万ｒｐｍ以上に達する、いわゆる超遠心分離機においては、ロータの回転エネルギーが大きいため、ロータがきちんと回転していることを使用者が確認することが重要である。そのため、使用者はロータの回転が最高回転数に達成したのを見届けてから遠心分離機から離れるのが通常である。しかし、所定の真空度までの減圧がどのくらいの時間かかるのか、また、ロータの回転がいつ始まるのかがわからないと、遠心分離機の前で待っている使用者が困ってしまう。
【０００７】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、真空ポンプの運転を開始してから所定の真空度に到達するまでの到達時間を予測し、その到達時間を表示する遠心分離機を提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、真空ポンプの運転を開始してから所定の真空度に到達するまでの到達時間の予測を精度良くに行うことができる遠心分離機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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通りである。
【００１０】
本発明の一つの特徴によれば、モータと、モータによって回転されるロータを収容する回転室と、回転室の空気を吸引し圧力を低下せしめる真空ポンプと、使用者からの入力を受け付ける操作部と、使用者へ情報の表示をする表示部と、これらの動作を制御する制御部を備えた遠心分離機において、制御部は、真空ポンプによって所定の真空度に達するまでの真空到達時間を算出し、表示部に算出された真空到達時間を表示するように構成した。この所定の真空度とは、使用者によって設定された設定回転数で残留空気との摩擦による温度上昇なく、ロータを連続回転させることができる真空度である。
【００１１】
本発明の他の特徴によれば、真空ポンプは油拡散真空ポンプを含み、油拡散真空ポンプは作動油を収容するボイラ部と、作動油を加熱するためのヒータ部と、作動油の温度を検出する温度センサを有し、制御部は、温度センサによって検出された作動油の温度情報を用いて真空到達時間を算出する。また、真空ポンプとしてさらに油回転真空ポンプを用い、大気圧から油拡散真空ポンプが有効に作動する臨界背圧に至るまで、油回転真空ポンプによって減圧を行うように構成すると良い。
【００１２】
本発明のさらに他の特徴によれば、制御部は、（１）減圧開始時から油拡散真空ポンプの臨界背圧（約２０Ｐａ程度）まで、（２）臨界背圧から作動油の温度が油拡散真空ポンプの動作温度（約１５０℃〜約２００℃）に達するまで、及び、（３）油拡散真空ポンプが有効に作動して所定の真空度（１３．３Ｐａ）以下に到達するまで、の３つの区間に分けて、各区間の到達予定時間を算出し、これら到達予定時間の合計を求めることによって真空到達時間を算出する。この際、（１）〜（３）の各区間における回転室内の真空度の到達カーブ又は油拡散真空ポンプの温度カーブをあらかじめ制御部の記憶手段内に格納しておき、格納されたカーブを用いて各区間における到達予定時間を算出すると良い。
【００１３】
本発明のさらに他の特徴によれば、制御部は、一定間隔毎に再計算される真空到達時間を比較し、比較された真空到達時間の推移に異常が生じた場合は、表示部にメッセージの表示をする。メッセージ表示をする場合は、例えば、比較された真空到達時間が減らない状態が所定回数以上続いた場合である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、真空ポンプによって所定の真空度に達するまでの真空到達時間が表示部に表示されるので、使用者にとって真空到達時間を容易に認識することができる。特に、イライラしながら遠心分離機の前で待つ必要が無くなるので、時間の有効利用に一役買うことができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、所定の真空度とは、使用者によって設定された設定回転数で風損による影響を受けることが無くロータを連続回転させることができる真空度であるので、安定してロータの連続回転が行える状態になるまでの時間を容易に認識することができる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、制御部は、真空到達時間を一定間隔毎に再計算し、再計算された真空到達時間を表示部に表示するので、高い精度で真空到達時間の表示を行うことができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、真空ポンプは油拡散真空ポンプを含み、制御部は温度センサによって検出された油拡散真空ポンプの作動油の温度情報を用いて真空到達時間を算出するので、到達時間の変動が大きい部分を精度良く予測することができ、高い精度で真空到達時間の表示を行うことができる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、真空ポンプはさらに油回転真空ポンプを含み、大気圧から油拡散真空ポンプが有効に作動する臨界背圧に至るまで、油回転真空ポンプによって減圧を行うので、短い時間で効率よく真空引きを行うことができる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、制御部は、３つの区間に分けて各区間の到達予定時間を算出し、これらの合計を求めることによって真空到達時間を算出するので、高い精度で真空到達時間の算出を行うことができる。
【００２０】
請求項７の発明によれば、制御部は、（１）〜（３）の各区間における回転室内の真空度の到達カーブ又は油拡散真空ポンプの温度カーブをあらかじめ格納しておき、格納されたカーブを用いて各区間における到達予定時間を算出するので、簡単で精度の良い真空到達時間の算出を行うことができる。
【００２１】
請求項８の発明によれば、制御部は、一定間隔毎に再計算される真空到達時間を比較し、比較された真空到達時間の推移に異常が生じた場合は、表示部にメッセージ表示をするので、真空到達時間の予測に付随して異常発生通知機能を実現することができる。
【００２２】
請求項９の発明によれば、制御部は、比較された真空到達時間が減らない状態が所定回数以上続いた場合に異常が生じたと判定するので、真空ポンプの故障や配管の漏れなどを早期に検出することができる。
【００２３】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施形態による遠心分離機について、図１に基づいて説明する。図１は、本発明の実施態様に係る遠心分離機の構成を示す断面図である。遠心分離機１は、試料を保持して回転するロータ２と、ロータ２を収容し密閉空間となる回転室３と、回転室３へロータ２の出し入れを行うために設けられたドア５と、回転室３を減圧する真空ポンプ（油回転真空ポンプ６と、油拡散真空ポンプ７）と、使用者による遠心分離条件の設定操作を受け付ける操作部８と、使用者に対して運転状態等の各種情報の表示を行う表示部１３と、ロータ２を回転させる駆動装置９と、回転室３内の圧力を測定する真空センサ１１と、制御部１２を含んで構成される。
【００２５】
回転室３の下部には、回転室３の内外を連通する貫通孔が設けられ、駆動装置９から延びる回転軸４が貫通孔を貫通し、回転軸４の先端にロータ２が取り付けられる。尚、貫通孔において回転軸４は図示せぬシール部材によってシールされ、回転室３の気密性が保持できる構造となっている。ロータ２には、試料を入れるチューブ等を挿入するための孔（図示せず）が複数形成される。本実施形態では、駆動装置９の回転速度は、例えば毎分４万回転以上で運転可能であり、この回転によって発生する遠心力により試料が遠心分離される。通常、大気圧下でロータ２が高速回転すると、風損によりロータ２が発熱する。また、大気圧下では空気抵抗によりロータ２の高回転化が抑制される。よって遠心分離時に回転室３内の空気を抜いて真空（減圧）状態にし、風損を抑制する必要がある。
【００２６】
油拡散真空ポンプ（ＤＰ）７は、吸引側が回転室３に接続され、排出側が真空配管１０を介して油回転真空ポンプ（ＶＰ）６の吸引口に接続される。油拡散真空ポンプ７は内部に液体の油を備え、この油の内部での蒸発・凝縮によって回転室３内の空気を排出させる公知の装置である。このように本実施形態においては、真空ポンプとして油拡散真空ポンプ７と油回転真空ポンプ６を直列に接続している。これは、油回転真空ポンプ６だけで、所定の真空度（１Ｐａ以下）にするには、１〜２日くらいかかってしまい、油拡散真空ポンプ７は動作するためのある程度の背圧（臨界背圧：２０Ｐａ程度）が必要であるため、臨界背圧を得るために補助ポンプが必要とされるためである。油回転真空ポンプ６は、油拡散真空ポンプ７の補助ポンプとして機能する。油回転真空ポンプ６の排出側は、排気に含まれるオイルミストを補足するためのオイルミストトラップ１７が設けられる。
【００２７】
油拡散真空ポンプ７は、作動油を収容するＤＰボイラ部１４内と、その作動油を加熱するためのＤＰヒータ部１６が設けられる。作動油の温度は温度センサ１５によって測定される。ＤＰヒータ部１６により加熱された作動油は、図示されていない油拡散ポンプ内の煙突内を上昇し、煙突に設けられている、ＤＰボイラ部１４方向に向けて斜めに配置されたノズルから蒸気となって噴出される。この蒸気に対して空気等の気体分子が衝突すると、蒸気の流れの方向に運動量が与えられて空気が排気側へ流れ、油拡散ポンプと接続されたチャンバー内の空気が排気されて、チャンバー内が真空状態にされる。蒸気となった作動油は、ＤＰボイラ部１４の壁面で凝縮して回収され、再びＤＰヒータ部１６で加熱される。
【００２８】
制御部１２は、図示しないマイクロコンピュータ、揮発性及び不揮発性の記憶メモリを含み、信号線により真空センサ１１、温度センサ１５等の出力信号を入力し、駆動装置９の回転制御、油回転真空ポンプ６のＯＮ／ＯＦＦ制御、油拡散真空ポンプ７のＯＮ／ＯＦＦ制御、表示部１３への情報の表示、操作部８からの入力データの取得等、遠心分離機１の全体の制御を行う。これらの全体制御は、プログラムをマイクロコンピュータで実行することによりソフトウェア的に制御することができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２９】
表示部１３は使用者に対して各種情報を表示する表示装置で、例えば液晶表示装置を用いることができる。操作部８は、使用者が必要な情報を入力するための入力装置であり、例えばキーボート又はプッシュボタンを用いることができる。尚、タッチパネル式の液晶表示装置を用いることにより、表示部１３と操作部８を１つの構成機器で実現できる。
【００３０】
次に、図２を用いて、表示部１３と操作部８として、タッチパネル式の液晶表示装置を用いた画面の例を説明する。図２は、駆動軸４にロータ２がセットされ、スタートボタン２３０が押されて、真空ポンプが稼働され、回転室３が所定の真空度になるまでの「真空待機」の状態の画面表示を示しており、この真空待機では、ロータ２を５，０００ｒｐｍで回転させ、ロータ２が設定温度になるように制御が開始されている。表示画面２００は、主に、遠心分離機１の運転状態と運転条件（設定値）を表示するもので、その画面中には、遠心分離機の運転条件である回転速度表示領域２０１、時間表示領域２０４、温度表示領域２０７が設けられる。これら領域の周囲には、現在の真空状態を３つのバーで表示する真空度表示２４０、遠心分離動作の開始を指示するためのスタートボタン２３０、遠心分離動作の中断又は駆動装置９の回転停止を指示するためのストップボタン２３１が表示される。
【００３１】
回転速度表示領域２０１の中央の大きな数字“５０００”は、ロータ２の現在の回転速度２０２を示し、下線部で区切られた下段（小さな文字）は設定回転速度２０３を示す。使用者が回転速度表示領域２０１の枠内を指でタッチすると、テンキー画面（図示せず）がポップアップ表示されるので、使用者はテンキーを操作することにより回転速度を設定できる。
【００３２】
時間表示領域２０４の中央の大きな数字は、ロータ２を設定回転速度２０３で実際に運転された運転時間（経過時間）２０５であり、時、分の単位で表示される。運転時間２０５は、制御部１２のマイコンに含まれるタイマー機能を用いて自動的にカウントされ、表示される。下線部で区切られた下段（小さな文字）は、遠心分離を行う設定運転時間２０６である。温度表示領域２０７の中央の大きな文字は、現在の回転室３の内部のロータ温度２０８であり、下線部の下段（小さな文字）が、遠心分離を行う際に保持すべきロータ２の設定温度２０９である。
【００３３】
ＳＰＥＥＤ／ＲＣＦボタン２１０は、回転速度表示領域にロータ２の回転速度（ＳＰＥＥＤ）を表示するか、遠心加速度（ＲＣＦ）の表示をするかの表示切替ボタンあり、ＳＰＥＥＤ／ＲＣＦボタン２１０をタッチする毎に回転速度表示領域２０１における表示が、回転速度から遠心加速度の表示に、また遠心加速度から回転速度の表示に切り替わる。ＡＣＣＥＬ／ＤＥＣＥＬボタン２１１は、加速モードと、減速モードの設定を切替えるためのもので、加速モードは、０〜５，０００ｒｐｍまでの加速時間を複数の選択肢の中から選択することができ、減速モードは５，０００ｒｐｍ〜０までの減速時間を複数の選択肢の中からあるいは、設定回転速度から自然減速させるかを選択するためのものである。画面２００の右上には、現在日時２１５が表示される。
【００３４】
真空度表示２４０は、回転室３の真空度を３本のバーで簡易的に表示するもので、例えば、真空ポンプがＯＮして中真空に到達するまではバー１本を表示させ、中真空（例えば１３３Ｐａ）に到達した場合はバー２本を表示させ、高真空（例えば１３．３Ｐａ）に到達した場合は３本のバーを表示させる。図２では、２本のバーが表示されて。真空到達時間２２０は、本発明の中心となる表示であり、現在の状況から回転室３の真空度が所定の真空度Ｖ１に到達するまで、あとどのくらいの時間がかかるかを表示する。図３においては、所定の真空度Ｖ１に到達するまであと１０分である。
【００３５】
次に、図３を用いて、真空ポンプを用いて回転室３を減圧する際の経過時間と回転室内真空度の関係を説明する。これらの関係は「真空到達時間」の算出に密接な関係を有するものである。図３において、左側縦軸は回転室３の真空度（単位：Ｐａ）であり、横軸は経過時間（単位：ｓｅｃ）である。また、右側縦軸は、油拡散ポンプ（ＤＰ）７のボイラ温度（単位：℃）である。
【００３６】
時間Ｔ０において２つの真空ポンプの動作を開始させると、回転室内真空度（図３の点線で示す曲線）は、大気圧から徐々に低下する。一方、油拡散真空ポンプ７のＤＰヒータ部１６がＯＮにされるため、時間の経過と共にＤＰボイラ温度が上昇する。この上昇の状態を示すのが図３の実線による曲線である。油拡散真空ポンプ７が動作を始めるのには２つの条件がある。その一つは必要な背圧（臨界背圧）以下の真空度に達していることであり、もう一つはＤＰボイラの温度が一定値、即ち内部の油の沸騰温度に到達していることである。図２のグラフにおいて、（１）の区間は、油回転真空ポンプ６の作用によって回転室内真空度が、油拡散真空ポンプ７の動作に必要な臨界背圧にまで到達するために要する時間である。ここでは、時間Ｔ１において回転室内真空度が油拡散真空ポンプ７の臨界背圧に到達する。
【００３７】
時間Ｔ１を経過した後の（２）の区間は、油拡散真空ポンプ７の動作が開始する条件の１つが整っている状態であるが、まだＤＰボイラの温度が十分上昇しておらず、動作点まで上昇していない状態の区間である。いわば油拡散真空ポンプ７の本格稼働の開始待ちの区間である。この区間（２）においても油回転真空ポンプ６の作用により、回転室内真空度は継続して低下するが、油回転真空ポンプ６のこの真空度付近での効率の関係から、回転室内真空度の低下の割合は少ない。
【００３８】
区間（２）に要する時間、即ち時間Ｔ１から時間Ｔ２までは、減圧動作を開始した時間Ｔ０の時のＤＰボイラ温度に大きく左右される。例えば、当日最初に遠心分離機１を稼働させたときのように、ＤＰボイラ温度が室温程度まで下がっているときは、区間（２）に要する時間は長くなる。逆に、遠心分離動作を続けて行うときのように、直前の遠心分離動作によりＤＰボイラ温度が十分高いときは、区間（２）に要する時間は短くなり、あるいはゼロになる。
【００３９】
時間Ｔ２において、油拡散真空ポンプ７の動作が開始する２つ目の条件、即ち“ＤＰボイラ温度が約１７０℃に到達”が達成されたため、油拡散真空ポンプ７が本格的に稼働し始める。これによって、回転室内真空度が大幅に低下し、時間Ｔ３において所望の真空度（Ｖ１）に到達する。この真空度Ｖ１は、ロータ２を高速で回転させた場合に残留空気との摩擦による温度上昇なく、連続回転させることができる程度の真空度である。尚、ロータ２の高速回転を行うのは真空度Ｖ１（約１３．３Ｐａ）に到達した以降であるのが理想的であるが、遠心分離時間の短縮の関係と区間（３）に要する時間（比較的に短い）の関係から、（３）の区間に移行したら設定速度の回転数まで加速して回転させるようにしても良い。この場合、区間（１）、（２）においては、ロータ２は回転させないか、あるいはきわめて低速（例えば５，０００ｒｐｍ程度）にて回転させる。
【００４０】
次に、図４のフローチャートを用いて真空到達予測時間の表示手順を説明する。図４に示す一連の動作は、制御部１２にあらかじめ格納されたプログラムによってソフトウェア的に実行可能である。まず、使用者は、試料を入れたチューブ等がセットされたロータ２を回転室３の内部にセットし、ドア５を締める。次に、使用者は操作部８から、運転条件である設定回転速度、設定運転時間等を入力する。これらの必要な入力情報を受け取った制御部１２は、スタートボタン２３０（図２）が押されたのを検出してから、油回転真空ポンプ６と油拡散真空ポンプ７の電源をオンにして減圧動作を開始させる（ステップ４０１）。
【００４１】
次に制御部１２は、真空センサ１１の出力を用いて回転室３内の真空度Ｖを測定し、温度センサ１５の出力を用いて油拡散ポンプ７のＤＰボイラ１４部の温度Ｔを測定する（ステップ４０２）。次に、測定されたデータを元に、その時点における図３の（１）（２）（３）の予測時間を算出する（ステップ４０３）。この予測に先立ち、制御部１２の記憶手段（図示せず）には、回転室容量、排気管経路、真空ポンプの排気特性などにより決まる真空系の排気特性データを前もって記憶しておき、そのデータからある一定真空度Ｖ１に達する時間を予測して表示部１３に表示させる。
【００４２】
図３の区間（１）に関し、制御部１２は、回転室３の真空度が油拡散真空ポンプ７の臨界背圧まで達するまでの、油回転真空ポンプ６による排気特性データから時間予測を行う。この排気特性データは油回転真空ポンプ６によってほとんど一義的に決まるカーブであるので、１つの曲線カーブのデータを制御部１２に格納しておけばよい。尚、より厳密に予測するためには、直前の減圧作業の有無、室温、大気温度等、各種パラメータを考慮して複数の曲線カーブを準備して制御部１２に格納しておき、減圧作業の開始時にどの曲線カーブに該当するかを判断して決定するようにしても良い。
【００４３】
図３の区間（２）に関し、制御部１２は、油拡散真空ポンプ７の作動油の温度上昇カーブを格納しておく。この温度上昇カーブの傾斜はＤＰボイラ部１４及びＤＰヒータ部１６の特性によりほぼ一義的に決まっており、図３の時間Ｔ0の時点での作動油の温度（初期温度）と温度上昇カーブを比較することによって、Ｔ１からＴ２に要する時間を容易に予測できる。但し、室温によっては温度上昇カーブの傾きが若干変わってくることもあるので、より精密に予測する場合は室温毎の温度上昇カーブを制御部１２に格納しておき、それらを用いて予測するようにしても良い。
【００４４】
図３の区間（３）に関し、制御部１２は、臨界背圧から所定の真空度Ｖ１に到達するまでのデータを格納しておく。この区間に要する時間はほぼ一定であり、油拡散真空ポンプの性能によってほぼ一義的に決まる。従って、区間（３）に入る時間Ｔ２の時の回転室内真空度の値がわかれば、所定の真空度Ｖ１に到達する時間Ｔ３を予測できる。
【００４５】
次に、区間毎に予測された予測時間の合計ｔｎを算出する（ステップ４０４）。後述するがステップ４０２〜４０４のステップは、回転室３の内部の真空度が所定の真空度Ｖ１に到達するまで周期的に繰り返されるので、区間（２）の状態では区間（１）の予測時間は０であり、区間（３）の状態では区間（１）及び（２）の予測時間はともに０である。次に、予測時間の合計ｔｎが１分以内の場合は（ステップ４０５）、進行到達時間（真空到達のための残り時間）ｔｎを秒単位にて表示部１３に表示する。時間の合計ｔｎが１分以上の場合は（ステップ４０５）、進行到達時間ｔｎを分単位にて表示部１３に表示する（ステップ４０６）。
【００４６】
予測時間の合計ｔｎが０となった場合は、真空到達時間２２０の表示動作を終了させ、所定時間“０”を表示させた後、表示を消す。時間の合計ｔｎが０でない場合はステップ４０９に進む（ステップ４０８）。ステップ４０９では、１０秒間の待ち時間を取って１０秒たったらステップ４１０に進む。ステップ４１０では、ｎが１であるかを判断し、１の場合はステップ４０２に戻る。ここで、ｎはステップ４０４における計算が何回目かのカウント値であり、ステップ４０４を実行するたびにｎが１，２，・・と１つずつ増加する。従って、ｎ＝１であるということは、最初の真空到達予測時間の算出であることを意味する。
【００４７】
ステップ４０９において、ｎが５より大きいか否かを判断し、ｎ＞５でなければステップ４０２に戻る（ステップ４１１）。次に、ｔn-1−ｔｎ＜１０秒の状態が５回続いたかを検出し、続いていなければステップ４０２に戻り（ステップ４１２）、続いた場合は、使用者に真空ポンプ関係の動作確認を促すための確認メッセージを表示してステップ４０２に戻る（ステップ４１３）。確認メッセージの内容は種々考えられるが、例えば「回転室内に結露が発生していませんか？」と表示できる。尚、比較された前記真空到達時間が減らない状態が所定回数以上続いた場合に、異常が生じたと判定して、制御部１２が必要なエラー処理（ロータ３の回転を止める等）を行うようにしても良い。
【００４８】
以上のように、本実施形態においては、遠心分離機のスタートボタンを押してから所定の真空状態に達するまでの時間が表示部１３に表示されるので、使用者はどれぐらい待てば良いのかを認識できるので、待つ時間がわからないのでイライラしたり、無駄な時間を費やしたりすることを防止できる。
【００４９】
以上、本発明を示す実施形態に基づき説明したが、本発明は上述の形態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、回転室内の湿度を測定する湿度センサを設けて、制御部は真空到達時間の予測において湿度センサの値を考慮して予測するようにしても良い。この場合に、湿度毎の真空到達カーブを複数準備して制御部に格納しておけばよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施態様に係る遠心分離機の構成を示す断面図である。
【図２】図１の遠心分離機の表示部１３における表示内容を示す図である。
【図３】図１の遠心分離機の真空ポンプを用いて回転室３を減圧する際の経過時間と回転室内真空度及びＤＰボイラ温度の関係を示す図である。
【図４】図１の遠心分離機の動作手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１ 遠心分離機 ２ ロータ ３ 回転室 ４ 回転軸
５ ドア ６ 油回転真空ポンプ ７ 油拡散真空ポンプ
８ 操作部 ９ モータ １０ 真空配管 １１ 真空センサ
１２ 制御部 １３ サーモモジュール １４ ＤＰボイラ部
１５ 温度センサ １６ ＤＰヒータ部 １７ オイルミストトラップ
２００ （操作・表示部に表示される）画面 ２０１ 回転速度表示領域
２０２ 実回転速度 ２０３ 設定回転速度 ２０４ 時間表示領域
２０５ 運転時間 ２０６ 設定運転時間 ２０７ 温度表示領域
２０８ ロータ温度 ２０９ 設定温度
２１０ ＳＰＥＥＤ／ＲＣＦボタン ２１１ ＡＣＣＥＬ／ＤＥＣＥＬボタン
２１５ 現在日時 ２２０ 整定までの時間
２３０ スタートボタン ２３１ ストップボタン
２４０ 真空度表示
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、前記モータによって回転されるロータを収容する回転室と、前記回転室の空気を吸引し圧力を減圧せしめる真空ポンプと、使用者からの入力を受け付ける操作部と、使用者へ情報の表示をする表示部と、これらの動作を制御する制御部を備えた遠心分離機において、
前記制御部は、前記真空ポンプによって所定の真空度に達するまでの真空到達時間を算出し、前記表示部に算出された真空到達時間を表示することを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
前記所定の真空度とは、使用者によって設定された設定回転数で残留空気との摩擦による温度上昇なく、前記ロータを連続回転させることができる真空度であることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
【請求項３】
前記制御部は、前記真空到達時間を一定間隔毎に再計算し、再計算された真空到達時間を前記表示部に表示することを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心分離機。
【請求項４】
前記真空ポンプは油拡散真空ポンプを含み、前記油拡散真空ポンプは作動油の温度を検出する温度センサを有し、
前記制御部は、前記温度センサによって検出された前記作動油の温度情報を用いて前記真空到達時間を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の遠心分離機。
【請求項５】
前記真空ポンプは、さらに油回転真空ポンプを含み、大気圧から前記油拡散真空ポンプが有効に作動する臨界背圧に至るまで、前記油回転真空ポンプによって減圧を行うことを特徴とする請求項４に記載の遠心分離機。
【請求項６】
前記制御部は、（１）減圧開始時から前記油拡散真空ポンプの臨界背圧まで、（２）前記臨界背圧から前記作動油の温度が前記油拡散真空ポンプの動作温度に達するまで、及び、（３）前記油拡散真空ポンプが有効に作動して前記所定の真空度に到達するまで、の３つの区間に分けて、各区間の到達予定時間を算出し、これら到達予定時間の合計を求めることによって前記真空到達時間を算出することを特徴とする請求項５に記載の遠心分離機。
【請求項７】
前記制御部は、前記（１）〜（３）の各区間における前記回転室内の真空度の到達カーブ又は前記油拡散真空ポンプの温度カーブをあらかじめ格納しておき、格納された前記カーブを用いて各区間における前記到達予定時間を算出することを特徴とする請求項６に記載の遠心分離機。
【請求項８】
前記制御部は、一定間隔毎に再計算される前記真空到達時間を比較し、比較された前記真空到達時間の推移に異常が生じた場合は、前記表示部にメッセージを表示することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の遠心分離機。
【請求項９】
前記制御部は、比較された前記真空到達時間が減らない状態が所定回数以上続いた場合に、異常が生じたと判定することを特徴とする請求項８に記載の遠心分離機。
【請求項１】
モータと、前記モータによって回転されるロータを収容する回転室と、前記回転室の空気を吸引し圧力を減圧せしめる真空ポンプと、使用者からの入力を受け付ける操作部と、使用者へ情報の表示をする表示部と、これらの動作を制御する制御部を備えた遠心分離機において、
前記制御部は、前記真空ポンプによって所定の真空度に達するまでの真空到達時間を算出し、前記表示部に算出された真空到達時間を表示することを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
前記所定の真空度とは、使用者によって設定された設定回転数で残留空気との摩擦による温度上昇なく、前記ロータを連続回転させることができる真空度であることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
【請求項３】
前記制御部は、前記真空到達時間を一定間隔毎に再計算し、再計算された真空到達時間を前記表示部に表示することを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心分離機。
【請求項４】
前記真空ポンプは油拡散真空ポンプを含み、前記油拡散真空ポンプは作動油の温度を検出する温度センサを有し、
前記制御部は、前記温度センサによって検出された前記作動油の温度情報を用いて前記真空到達時間を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の遠心分離機。
【請求項５】
前記真空ポンプは、さらに油回転真空ポンプを含み、大気圧から前記油拡散真空ポンプが有効に作動する臨界背圧に至るまで、前記油回転真空ポンプによって減圧を行うことを特徴とする請求項４に記載の遠心分離機。
【請求項６】
前記制御部は、（１）減圧開始時から前記油拡散真空ポンプの臨界背圧まで、（２）前記臨界背圧から前記作動油の温度が前記油拡散真空ポンプの動作温度に達するまで、及び、（３）前記油拡散真空ポンプが有効に作動して前記所定の真空度に到達するまで、の３つの区間に分けて、各区間の到達予定時間を算出し、これら到達予定時間の合計を求めることによって前記真空到達時間を算出することを特徴とする請求項５に記載の遠心分離機。
【請求項７】
前記制御部は、前記（１）〜（３）の各区間における前記回転室内の真空度の到達カーブ又は前記油拡散真空ポンプの温度カーブをあらかじめ格納しておき、格納された前記カーブを用いて各区間における前記到達予定時間を算出することを特徴とする請求項６に記載の遠心分離機。
【請求項８】
前記制御部は、一定間隔毎に再計算される前記真空到達時間を比較し、比較された前記真空到達時間の推移に異常が生じた場合は、前記表示部にメッセージを表示することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の遠心分離機。
【請求項９】
前記制御部は、比較された前記真空到達時間が減らない状態が所定回数以上続いた場合に、異常が生じたと判定することを特徴とする請求項８に記載の遠心分離機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１０４９４４（Ｐ２０１０−１０４９４４Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８１２５０（Ｐ２００８−２８１２５０）
【出願日】平成２０年１０月３１日（２００８．１０．３１）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月３１日（２００８．１０．３１）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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