JP5288114B2

JP5288114B2 - centrifuge

Info

Publication number: JP5288114B2
Application number: JP2008311728A
Authority: JP
Inventors: 幸一赤津; 慎一春木; 廣之高橋
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2008-12-08
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2028-12-08
Also published as: JP2010131560A

Description

本発明は、ロータを高速回転させて試料を遠心分離するための遠心分離機に関し、特に、回転室を高真空に減圧させるための油拡散ポンプを具備する遠心分離機に関する。 The present invention relates to a centrifuge for centrifuging a sample by rotating a rotor at a high speed, and particularly to a centrifuge having an oil diffusion pump for depressurizing a rotary chamber to a high vacuum.

遠心分離機は、チューブなどに収容された試料をロータに保持し、該ロータの風損による温度上昇を防止するために大気から密閉した回転室（ロータ室）に設置し、電動モータ等を含む駆動装置で高速回転させることによって、ロータに保持した上記試料を遠心分離するものである。 The centrifuge holds a sample contained in a tube or the like in a rotor, and is installed in a rotating chamber (rotor chamber) sealed from the atmosphere to prevent temperature rise due to windage loss of the rotor, and includes an electric motor and the like. The sample held on the rotor is centrifuged by rotating at a high speed with a driving device.

ロータの回転速度（回転数）が毎分４０，０００回転（４０，０００ｒｐｍ）を越える超遠心分離機は、下記特許文献１に開示されているように、ロータの回転による回転室内の空気とロータの摩擦熱に基づくロータおよび試料の温度上昇を抑制するために、回転室内を高真空まで減圧する真空ポンプ装置、ならびに回転室内の真空度を検出するセンサおよびセンサ検出回路を具備する真空度検出手段とを備えている。 As disclosed in Patent Document 1 below, an ultracentrifuge in which the rotational speed (number of revolutions) of the rotor exceeds 40,000 revolutions per minute (40,000 rpm), the air in the rotation chamber due to the rotation of the rotor and the rotor In order to suppress the temperature rise of the rotor and the sample based on the frictional heat of the vacuum chamber, a vacuum pump device for reducing the pressure in the rotating chamber to a high vacuum, a sensor for detecting the degree of vacuum in the rotating chamber, and a vacuum detection means comprising a sensor detection circuit And.

通常、この真空ポンプ装置は、油拡散ポンプ（ＤＰポンプ）および該油拡散ポンプの補助ポンプとして動作する油回転ポンプ（ロータリーポンプ）によって構成し、遠心分離機本体の回転室に油拡散ポンプの吸入口を接続し、また、油拡散ポンプの排気口に油回転ポンプの吸入口を接続することにより、回転室から大気中に通じる減圧用排気路を形成する。 Usually, this vacuum pump device is constituted by an oil diffusion pump (DP pump) and an oil rotary pump (rotary pump) that operates as an auxiliary pump of the oil diffusion pump, and the suction of the oil diffusion pump into the rotation chamber of the centrifuge body. By connecting the inlet and connecting the suction port of the oil rotary pump to the exhaust port of the oil diffusion pump, a pressure reducing exhaust path communicating from the rotating chamber to the atmosphere is formed.

この場合、油拡散ポンプの減圧動作は約２０パスカル（Ｐａ）程度から開始するので、補助ポンプは、回転室を大気圧から油拡散ポンプの排気動作が可能となる臨界背圧以下（約２０パスカル以下）の中真空まで減圧させる働きをする。油拡散ポンプは、拡散油を貯留するボイラと、ボイラを加熱するヒータと、ボイラの拡散油の沸騰で気化した拡散油分子を一方向に噴射するジェットと、気化した拡散油分子を冷やして液化する冷却部とによって構成され、回転室内が上記臨界背圧以下の条件下でボイラの拡散油の気化による排気動作により、回転室内を高真空まで減圧させる働きをする。 In this case, since the pressure reduction operation of the oil diffusion pump starts from about 20 Pascals (Pa), the auxiliary pump does not exceed the critical back pressure (about 20 Pascals) at which the oil diffusion pump can be exhausted from the atmospheric pressure from the atmospheric pressure. The following works to reduce the pressure to a medium vacuum. The oil diffusion pump cools and liquefies the boiler that stores the diffusion oil, the heater that heats the boiler, the jet that injects the diffusion oil molecules vaporized by boiling the diffusion oil in the boiler in one direction, and the vaporized diffusion oil molecules. And the cooling chamber serves to depressurize the rotating chamber to a high vacuum by the exhausting operation by vaporizing the diffusion oil of the boiler under the condition of the critical back pressure or less.

このような、補助ポンプおよび油拡散ポンプから構成された真空ポンプ装置を備える遠心分離機では、下記特許文献１に開示されるように、温度センサにより油拡散ポンプのボイラの拡散油を沸騰させるヒータ温度を調整して油拡散ポンプの動作を制御することが行われている。また、下記特許文献２に開示されるように、回転室の真空度を真空センサで検出することにより油拡散ポンプの動作を制御することが行われている。 In such a centrifuge equipped with a vacuum pump device composed of an auxiliary pump and an oil diffusion pump, as disclosed in Patent Document 1 below, a heater for boiling the diffusion oil in the boiler of the oil diffusion pump by a temperature sensor The operation of the oil diffusion pump is controlled by adjusting the temperature. Also, as disclosed in Patent Document 2 below, the operation of the oil diffusion pump is controlled by detecting the degree of vacuum in the rotating chamber with a vacuum sensor.

特開２００１−１０４８２６号公報JP 2001-104826 A 特開２００８−２３４７７号公報JP 2008-23477 A

上記油拡散ポンプにおいて、ボイラを加熱するヒータの熱量が多すぎる場合、ヒータ加熱により蒸発し気化した拡散油分子の噴流が乱れて冷却部で液化しきれず、また、その拡散油分子の噴流が周囲の気体分子（空気分子）を排気口から排気できないという現象を生ずる。この結果、余分な拡散油分子等が遠心分離機本体の回転室内に逆流し、回転室内の真空度を悪化したり、拡散油の消耗を加速させたりする。 In the above oil diffusion pump, when the amount of heat of the heater that heats the boiler is too large, the jet of diffusion oil molecules evaporated and vaporized by heating the heater is disturbed and cannot be liquefied in the cooling section. This causes a phenomenon that the gas molecules (air molecules) cannot be exhausted from the exhaust port. As a result, excess diffusion oil molecules and the like flow back into the rotation chamber of the centrifuge main body, thereby worsening the degree of vacuum in the rotation chamber and accelerating the consumption of diffusion oil.

このような現象の発生を防止するために、特許文献１に開示されているように、油拡散ポンプにおけるボイラの拡散油の温度を監視するための温度センサと温度検出手段を付加し、拡散油の加熱温度を制御する技術が知られている。しかし、拡散油の沸点は２５０℃前後と測定温度が高くなるので、温度センサの製造が難しく、製造原価が高くなるという問題がある。他方、ボイラの拡散油の温度を簡易的な温度センサにより検出する方法として、ボイラの外装面に安価なサーミスタ等の温度センサを装着してボイラの外装面温度を間接的に検出することによって拡散油の温度を推定する方法が周知である。しかし、拡散油の温度とボイラの外装面の温度には温度差があり、かつ熱抵抗があるので、加熱温度の検出時間に遅れが生じ、拡散油の温度を正確に推定することが困難であるという問題がある。また、温度センサを使用する場合、拡散油の沸騰温度が製造メーカによって異なり、製品のばらつきによって、例えば約１５０℃〜約２００℃のように、沸騰温度がばらつくために、一定の温度センサによって沸騰温度を一義的に定めることが不可能となり、沸騰温度による制御が困難となる。 In order to prevent the occurrence of such a phenomenon, as disclosed in Patent Document 1, a temperature sensor and a temperature detection means for monitoring the temperature of the diffusion oil of the boiler in the oil diffusion pump are added, and the diffusion oil A technique for controlling the heating temperature is known. However, since the boiling point of the diffusion oil is about 250 ° C. and the measurement temperature is high, there is a problem that it is difficult to manufacture the temperature sensor and the manufacturing cost is high. On the other hand, as a method of detecting the temperature of the diffused oil in the boiler with a simple temperature sensor, a temperature sensor such as an inexpensive thermistor is attached to the outer surface of the boiler and diffused by indirectly detecting the temperature of the outer surface of the boiler. Methods for estimating oil temperature are well known. However, since there is a temperature difference between the temperature of the diffusion oil and the temperature of the outer surface of the boiler and there is a thermal resistance, the detection time of the heating temperature is delayed, and it is difficult to accurately estimate the temperature of the diffusion oil. There is a problem that there is. In addition, when using a temperature sensor, the boiling temperature of the diffusion oil varies depending on the manufacturer, and the boiling temperature varies depending on the product, for example, about 150 ° C to about 200 ° C. It becomes impossible to uniquely determine the temperature, and control by the boiling temperature becomes difficult.

また、上記特許文献２に開示されたような回転室内に真空度センサを設置した制御において、油拡散ポンプおよび補助ポンプから成る真空ポンプの運転開始によって回転室内が減圧できないという不具合が発生した場合、故障要因としては、回転室と油拡散ポンプ間を接続する真空ホースの気密性の故障、油拡散ポンプ自体の故障、補助ポンプ自体の故障等いくつかの要因が考えられるので、油拡散ポンプまたは補助ポンプ自体による故障要因を適格に判別するために時間を費やしていた。 In addition, in the control in which the vacuum degree sensor is installed in the rotating chamber as disclosed in Patent Document 2, when a problem occurs that the rotating chamber cannot be depressurized due to the start of operation of the vacuum pump including the oil diffusion pump and the auxiliary pump. There are several possible causes of failure, such as the airtightness of the vacuum hose connecting the rotating chamber and the oil diffusion pump, the failure of the oil diffusion pump itself, the failure of the auxiliary pump itself, etc. It took time to properly determine the cause of failure due to the pump itself.

したがって、本発明の目的は、上記したような従来技術の問題点をなくし、油拡散ポンプの動作が異常動作しないように制御した遠心分離機を提供することにある。
本発明の他の目的は、油拡散ポンプおよび補助ポンプによる排気動作の特性を判別することによって、油拡散ポンプの動作を正常に制御した遠心分離機を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a centrifuge which is controlled so that the operation of the oil diffusion pump does not operate abnormally, eliminating the above-mentioned problems of the prior art.
Another object of the present invention is to provide a centrifugal separator in which the operation of the oil diffusion pump is normally controlled by determining the characteristics of the exhaust operation by the oil diffusion pump and the auxiliary pump.

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。 Of the inventions disclosed in the present application, typical features will be described as follows.

本発明の特徴の一つは、回転室と、該回転室内に設置され、試料を保持して遠心分離するロータと、該ロータを回転させるモータと、前記ロータが回転する前記回転室内を真空にするために前記回転室内の気体を回転室外に排気する真空ポンプ装置と、前記回転室内の真空度を検出する真空度検出手段と、前記回転室の真空度に基づいて前記真空ポンプ装置の動作を制御するための制御装置と、を具備する遠心分離機において、前記真空ポンプ装置は、前記回転室内の真空度を所定真空度とするように前記回転室内の気体を排気する補助ポンプと、前記回転室内と前記補助ポンプ間に直列接続され、前記回転室の真空度が前記所定真空度以下になると前記回転室内の気体を排気する油拡散ポンプと、を具備し、前記制御装置は、前記回転室内の真空度の変化率を所定時間毎に算出し、該変化率の大きさに基づいて前記補助ポンプの排気動作により回転室が減圧される状態から、前記油拡散ポンプの排気動作により回転室が減圧される状態に移行したことを判定し、移行したと判定された時は、前記拡散ポンプのヒータ加熱を連続電力印加からパルス状電力印加に切換えるように制御することにある。
One of the features of the present invention is that a rotating chamber, a rotor that is installed in the rotating chamber and holds and centrifuges the sample, a motor that rotates the rotor, and the rotating chamber in which the rotor rotates are evacuated. For this purpose, a vacuum pump device for exhausting the gas in the rotating chamber to the outside of the rotating chamber, a vacuum level detecting means for detecting the vacuum level in the rotating chamber, and the operation of the vacuum pump device based on the vacuum level in the rotating chamber. And a control device for controlling the centrifugal pump. The vacuum pump device includes an auxiliary pump that exhausts the gas in the rotation chamber so that the degree of vacuum in the rotation chamber is a predetermined degree of vacuum, and the rotation connected in series between the room and the auxiliary pump, the provided vacuum rotary chamber and is equal to or less than the predetermined vacuum degree and an oil diffusion pump for evacuating the rotation chamber of a gas, wherein the control device, the rotary chamber The degree of vacuum rate of change is calculated every predetermined time, from a state where the rotation chamber is depressurized by the evacuation operation of the auxiliary pump on the basis of the magnitude of said change rate, the rotation chamber is depressurized by discharging operation of the oil diffusion pump It is determined that the state has shifted to a state to be performed, and when it is determined that the state has shifted, the heater heating of the diffusion pump is controlled to be switched from continuous power application to pulsed power application .

本発明の他の特徴は、前記制御装置が前記変化率に基づいて、前記補助ポンプの排気動作開始と、前記補助ポンプの安定動作と、前記油拡散ポンプの排気動作開始と、前記油拡散ポンプの安定動作と、を順次判別することにある。 Another feature of the present invention is that , based on the rate of change , the control device starts an exhaust operation of the auxiliary pump, a stable operation of the auxiliary pump, an exhaust operation start of the oil diffusion pump, and the oil diffusion pump. The stable operation is sequentially determined.

本発明のさらに他の特徴によれば、前記制御装置は、前記油拡散ポンプの排気動作開始を判別して、前記油拡散ポンプの運転制御を開始する。 According to still another aspect of the present invention, the control device determines the start of the exhaust operation of the oil diffusion pump and starts operation control of the oil diffusion pump.

本発明のさらに他の特徴によれば、前記制御装置は、前記油拡散ポンプの安定動作を判別して、前記油拡散ポンプの運転制御をする。 According to still another aspect of the present invention, the control device discriminates a stable operation of the oil diffusion pump and controls the operation of the oil diffusion pump.

本発明のさらに他の特徴によれば、前記制御装置は、前記油拡散ポンプの安定動作を判別して、前記補助ポンプおよび前記油拡散ポンプの運転制御をする。 According to still another aspect of the present invention, the control device discriminates a stable operation of the oil diffusion pump and controls operation of the auxiliary pump and the oil diffusion pump.

本発明のさらに他の特徴は、前記制御装置が、前記真空度の変化率と、予め定めた許容値と比較し、その比較結果よりポンプの排気動作開始または安定動作に異常があると判別したときには故障検出処理を行うことにある。 Still another feature of the present invention is that the control device compares the rate of change of the degree of vacuum with a predetermined allowable value, and determines from the comparison result that there is an abnormality in the pump exhaust operation start or the stable operation. Sometimes failure detection processing is performed .

本発明の上記特徴によれば、油拡散ポンプの排気動作開始を判別して油拡散ポンプの運転制御を開始するので、油拡散ポンプのボイラの加熱を最適に制御することが可能となり、気化した拡散油分子の回転室への逆流を防止し、かつ回転室内の真空度の悪化を防止することが可能となる。また、余分な拡散油の蒸発を防止できるので、拡散油の消耗量を減少することが可能となる。 According to the above feature of the present invention, it is possible to determine the start of the exhaust operation of the oil diffusion pump and start the operation control of the oil diffusion pump, so that the heating of the oil diffusion pump boiler can be optimally controlled and vaporized. It becomes possible to prevent the backflow of diffusion oil molecules to the rotating chamber and to prevent the degree of vacuum in the rotating chamber from deteriorating. Further, since excess diffusion oil can be prevented from evaporating, it is possible to reduce the amount of consumption of diffusion oil.

さらに、本発明の上記特徴によれば、ボイラの拡散油の温度を検出するための高価な温度センサおよび温度センサ検出手段を追加することなく、油拡散ポンプを制御することが可能になるので、安価な油拡散ポンプを装着する遠心分離機を提供できる。 Furthermore, according to the above feature of the present invention, the oil diffusion pump can be controlled without adding an expensive temperature sensor and temperature sensor detection means for detecting the temperature of the diffusion oil in the boiler. A centrifuge equipped with an inexpensive oil diffusion pump can be provided.

本発明の上記および他の目的、ならびに上記および他の特徴は、以下の本明細書の記述および添付図面からさらに明らかにされる。 The above and other objects, and the above and other features of the present invention will become more apparent from the following description of the present specification and the accompanying drawings.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための各図面において、同一の機能を有する部材または要素については同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
［遠心分離機の全体構成について］
図１は、本発明の実施形態に係る遠心分離機５０の構成図を示す。特に、ロータの回転数を４０，０００ｒｐｍ以上の回転数に制御できる超遠心分離機に向けられている。
遠心分離機５０は、ロータ１を密閉する回転室３ａを形成する仕切り部材３と、回転室３ａに設置され、試料を保持して遠心分離するためのロータ１と、ロータ１を高速に回転駆動する電動モータ２と、油拡散ポンプ（ＤＰポンプ）５および補助ポンプ４から構成された真空ポンプと、制御装置９と、高真空度まで減圧される回転室３の真空度を検出することが可能な真空度センサ８とを具備する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that in each drawing for describing the embodiment, members or elements having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof is omitted.
[Overall configuration of centrifuge]
FIG. 1 shows a configuration diagram of a centrifuge 50 according to an embodiment of the present invention. In particular, the present invention is directed to an ultracentrifuge that can control the rotational speed of a rotor to 40,000 rpm or higher.
The centrifuge 50 includes a partition member 3 that forms a rotating chamber 3a that seals the rotor 1, a rotor 1 that is installed in the rotating chamber 3a and that holds and centrifuges the sample, and the rotor 1 is driven to rotate at high speed. It is possible to detect the vacuum degree of the rotary motor 3 that is depressurized to a high vacuum degree, the control unit 9, the vacuum pump composed of the electric motor 2, the oil diffusion pump (DP pump) 5 and the auxiliary pump 4. A vacuum degree sensor 8.

電動モータ２は、例えば３相ブラシレスモータから成り、図示されないスター結線された固定子界磁巻線（Ｕ、ＶおよびＷ巻線）を含んでいる。ロータ１は、ブラシレスモータ２の回転軸に着脱自在に接続されて回転力が与えられる。電動モータ２の固定子界磁巻線（図示なし）は、後述する制御装置９に形成されたインバータ回路（図示なし）等により回転数が制御される。 The electric motor 2 is formed of, for example, a three-phase brushless motor, and includes star-connected stator field windings (U, V, and W windings) (not shown). The rotor 1 is detachably connected to the rotation shaft of the brushless motor 2 and is given a rotational force. The rotation speed of the stator field winding (not shown) of the electric motor 2 is controlled by an inverter circuit (not shown) formed in the control device 9 described later.

油拡散ポンプ５は、オイル（拡散油）５ｂを貯留するためのボイラ５ａと、ボイラ５ａを加熱するヒータ５ｃと、ボイラ５ａで気化した拡散油分子を下方向にジェット気流として噴射させるためのジェット部（図示なし）を内部に備えた円筒部５ｄと、気化した拡散油分子を冷やして液化するための放熱フィン（または冷却パイプ）５ｅとから構成されている。油拡散ポンプ５の吸気口５ｆは、真空ホース７を介して回転室３ａに接続され、吸気口５ｆから吸入された、ジェット部の周囲（円筒部５ｄの内周部）にある気体分子（空気）は、油分子に飛ばされて下の方に圧縮され、排気口５ｇから排気される。 The oil diffusion pump 5 includes a boiler 5a for storing oil (diffusion oil) 5b, a heater 5c for heating the boiler 5a, and a jet for injecting diffusion oil molecules vaporized by the boiler 5a downward as a jet stream. It comprises a cylindrical portion 5d provided with a portion (not shown) inside, and a radiation fin (or cooling pipe) 5e for cooling and liquefying the vaporized diffusion oil molecules. The intake port 5f of the oil diffusion pump 5 is connected to the rotary chamber 3a via the vacuum hose 7, and gas molecules (air) around the jet portion (inner peripheral portion of the cylindrical portion 5d) sucked from the intake port 5f. ) Is blown by oil molecules and compressed downward, and is exhausted from the exhaust port 5g.

補助ポンプ４は、真空ホース６を介して上記油拡散ポンプ５の排気口５ｇに接続された吸入口４ａと、大気中に排気するための排気口４ｂとを有する。この補助ポンプ４の本体は、図示されていないが、周知の油回転ポンプ（ロータリーポンプ）によって構成され、油を貯留する油容器の中で偏心した回転軸を有するロータを回転させ、上下動(往復動)する固定翼と協働して吸入口４ａ側の空気を排気口４ｂより排気する。補助ポンプ（油回転ポンプ）４は０．１パスカル程度の中真空領域の減圧能力限界を持つのに対して、油拡散ポンプ５は０．１〜０．０００００１パスカルの高真空領域の到達排気能力を持つので、補助ポンプ４は、油拡散ポンプ５の排気動作が可能となる臨界背圧以下（約１３〜２０パスカル以下）に回転室３ａを低真空に減圧させる目的で付加される。 The auxiliary pump 4 has a suction port 4a connected to the exhaust port 5g of the oil diffusion pump 5 through a vacuum hose 6, and an exhaust port 4b for exhausting to the atmosphere. The main body of the auxiliary pump 4 is not shown, but is constituted by a well-known oil rotary pump (rotary pump), and rotates a rotor having an eccentric rotation shaft in an oil container for storing oil to move up and down ( The air on the suction port 4a side is exhausted from the exhaust port 4b in cooperation with the fixed wing that reciprocates. The auxiliary pump (oil rotary pump) 4 has a pressure reduction capacity limit in the middle vacuum range of about 0.1 Pascal, whereas the oil diffusion pump 5 has an ultimate exhaust capacity in the high vacuum range of 0.1 to 0.000001 Pascal. Therefore, the auxiliary pump 4 is added for the purpose of reducing the rotation chamber 3a to a low vacuum below the critical back pressure (about 13 to 20 Pascal or less) at which the oil diffusion pump 5 can be exhausted.

制御装置９は、ロータ１（電動モータ２）の回転駆動制御と、補助ポンプ４および油拡散ポンプ５の駆動と、真空度センサ８の検出等を制御する。この制御装置９は、演算、制御プログラムを実行する中央処理装置ＣＰＵ（９ａ）、ＣＰＵ（９ａ）の制御プログラム等を格納するリードオンリメモリＲＯＭ（９ｂ）、ＣＰＵ（９ａ）の作業領域やデータの一時記憶領域等として利用されるランダムアクセスメモリＲＡＭ（９ｃ）等を含むマイクロコンピュータにより構成される。
［遠心分離機の真空ポンプの制御方式について］
本発明に係る遠心分離機５０では、特に、真空ポンプを構成する油拡散ポンプ５および補助ポンプ４の動作範囲（減圧範囲）が真空度センサ８によって検出できる回転室３ａの真空度特性（減圧特性図）によって区分できるという原理に着眼し、真空ポンプの制御方式が構成されている。以下に、真空ポンプの真空度特性について実験検討した結果を、図２の特性図を参照して説明する。 The control device 9 controls rotation drive control of the rotor 1 (electric motor 2), drive of the auxiliary pump 4 and oil diffusion pump 5, detection of the vacuum degree sensor 8, and the like. The control device 9 includes a central processing unit CPU (9a) for executing arithmetic and control programs, a read only memory ROM (9b) for storing control programs for the CPU (9a), a work area of the CPU (9a) and data storage. It is constituted by a microcomputer including a random access memory RAM (9c) used as a temporary storage area or the like.
[Control system of vacuum pump of centrifuge]
In the centrifugal separator 50 according to the present invention, in particular, the vacuum degree characteristic (decompression characteristic) of the rotating chamber 3a in which the operating range (decompression range) of the oil diffusion pump 5 and the auxiliary pump 4 constituting the vacuum pump can be detected by the vacuum degree sensor 8. Focusing on the principle that it can be classified according to the figure), the vacuum pump control system is configured. In the following, the results of an experimental study on the vacuum degree characteristic of the vacuum pump will be described with reference to the characteristic diagram of FIG.

図２は、回転室内の真空度を測定した特性図であり、補助ポンプ４と油拡散ポンプ５を同時に駆動した時の回転室内の真空度変化を示したものである。直列に接続された補助ポンプ４と油拡散ポンプ５を同時に駆動すると、時間ｔの経過と共に回転室３の真空度Ｐの変化率が変化するので、一定時間ΔＴにおける真空度Ｐの変化率（ΔＰ）の違いから区別すると、時間Ｔａ、時間Ｔｂ、時間Ｔｃ、および時間Ｔｄに分けることが可能である。
時間Ｔａおよび時間Ｔｂは、補助ポンプ４が排気動作を開始してから安定動作に移行するまでの時間として区別することができる。すなわち、時間Ｔａは補助ポンプ４の排気動作の開始時点ａから補助ポンプ４の安定排気動作に移行する時点ｂまでの「排気動作開始」の時間を示し、また、時間Ｔｂは、時点ｂから時点ｃまでの排気動作が安定動作に移行する「安定動作」の時間を示す。これらの補助ポンプ４の動作時間（Ｔａ＋Ｔｂ）は、所謂、補助ホンプ４の減圧動作時間を示し、その減圧範囲（第１の真空度範囲）（Ｐａ−Ｐｒ）は、例えば、大気圧〜２０パスカルの範囲となる。この減圧範囲（Ｐａ−Ｐｒ）は、補助ポンプ４の排気能力として実験的に把握することができる。また、時間Ｔａにおける一定時間（ΔＴ）毎の真空度の変化率（ΔＰ１）と、時間Ｔｂにおける一定時間（ΔＴ）毎の真空度の変化率（ΔＰ２）とを比較することによって判別することもできる。すなわち、この安定動作時間Ｔｂにおける真空度変化率（ΔＰ２）は、排気動作開始時間Ｔａにおける真空度変化率（ΔＰ１）に比べて極端に小さくなる。 FIG. 2 is a characteristic diagram in which the degree of vacuum in the rotating chamber is measured, and shows a change in the degree of vacuum in the rotating chamber when the auxiliary pump 4 and the oil diffusion pump 5 are driven simultaneously. When the auxiliary pump 4 and the oil diffusion pump 5 connected in series are simultaneously driven, the rate of change of the degree of vacuum P in the rotating chamber 3 changes with the lapse of time t. ), It can be divided into time Ta, time Tb, time Tc, and time Td.
The time Ta and the time Tb can be distinguished as the time from when the auxiliary pump 4 starts the exhaust operation until it shifts to the stable operation. That is, the time Ta indicates the time of “exhaust operation start” from the start time point a of the exhaust operation of the auxiliary pump 4 to the time point b at which the auxiliary pump 4 shifts to the stable exhaust operation, and the time Tb is from the time point b to the time point The time of “stable operation” in which the exhaust operation up to c shifts to the stable operation is shown. The operation time (Ta + Tb) of these auxiliary pumps 4 indicates the so-called pressure reduction operation time of the auxiliary pump 4, and the pressure reduction range (first vacuum degree range) (Pa-Pr) is, for example, atmospheric pressure to 20 Pascals. It becomes the range. This reduced pressure range (Pa-Pr) can be experimentally grasped as the exhaust capacity of the auxiliary pump 4. Further, the determination may be made by comparing the rate of change (ΔP1) in the degree of vacuum at a certain time (ΔT) in the time Ta with the rate of change (ΔP2) in the degree of vacuum at a given time (ΔT) in the time Tb. it can. That is, the degree of vacuum change (ΔP2) in the stable operation time Tb is extremely smaller than the degree of vacuum change (ΔP1) in the exhaust operation start time Ta.

補助ポンプ４の動作時間（Ｔａ＋Ｔｂ）の経過後に、補助ポンプ４が回転室３ａ内を大気圧から中真空領域の真空度Ｐｒまで減圧し、これにより、油拡散ポンプ５の吸気口５ｆにおける真空度Ｐを、油拡散ポンプ５の排気動作が可能となる臨界背圧以下とすることが可能となる。 After the operation time (Ta + Tb) of the auxiliary pump 4 elapses, the auxiliary pump 4 depressurizes the inside of the rotating chamber 3a from the atmospheric pressure to the vacuum degree Pr in the middle vacuum region, whereby the degree of vacuum at the intake port 5f of the oil diffusion pump 5 is increased. P can be made equal to or lower than the critical back pressure at which the oil diffusion pump 5 can perform the exhaust operation.

時間Ｔｂに連続する時間Ｔｃは、油拡散ポンプ５の排気動作が可能となる領域である。この領域は、回転室３ａ内が臨界背圧以下（約２０パスカル以下）であり、かつ油拡散ポンプ５のボイラ５ａの拡散油５ｂが沸騰により気化して排気動作が始まり、回転室３ａ内を高真空度Ｐｄまで減圧する領域である。すなわち、時間Ｔｃは、油拡散ポンプ５の排気動作の開始時点ｃから油拡散ポンプ５の安定排気動作に移行する時点ｄまでの「排気動作開始」の時間となる。この時間Ｔｃにおける一定時間ΔＴにおける真空度変化率（ΔＰ３）は、上記真空度変化率（ΔＰ２）より大きな値となる。 A time Tc continuous with the time Tb is an area where the oil diffusion pump 5 can perform the exhaust operation. In this region, the inside of the rotating chamber 3a is below the critical back pressure (about 20 Pascal or less), and the diffusing oil 5b of the boiler 5a of the oil diffusion pump 5 is vaporized by boiling, and the exhaust operation starts. This is a region where the pressure is reduced to a high degree of vacuum Pd. That is, the time Tc is the “exhaust operation start” time from the start point c of the exhaust operation of the oil diffusion pump 5 to the time point d at which the oil diffusion pump 5 shifts to the stable exhaust operation. The rate of change in vacuum degree (ΔP3) at a certain time ΔT in this time Tc is larger than the rate of change in vacuum degree (ΔP2).

時間Ｔｄは、時刻ｄから時刻ｅまでの排気動作が安定動作に移行する「安定動作」の時間を示す。すなわち、油拡散ポンプ５の排気動作がさらに進行して油拡散ポンプ５の排気動作が安定した減圧範囲（第２の真空度範囲）（Ｐｒ−Ｐｄ）の高真空限度Ｐｄとなり、真空度変化率（ΔＰ４）は極端に小さくなり、真空動作が安定領域となる。
［真空ポンプの動作状態判別フローチャートの一例について］
本発明は、図２に示したような真空度特性図に基づいて遠心分離機を構成したもので、上記制御装置９のＲＯＭ（９ｂ）に格納された、補助ポンプおよび油拡散ポンプの動作状態判別プログラムの一例に従った動作状態判別フローチャートについて、図３を参照して説明する。 The time Td indicates the “stable operation” time during which the exhaust operation from the time d to the time e shifts to the stable operation. That is, the evacuation operation of the oil diffusion pump 5 further proceeds and the exhaust operation of the oil diffusion pump 5 becomes the high vacuum limit Pd in the decompression range (second vacuum range) (Pr−Pd), and the rate of change in the vacuum degree (ΔP4) becomes extremely small, and the vacuum operation becomes a stable region.
[Example of operation state determination flowchart of vacuum pump]
In the present invention, the centrifugal separator is configured based on the vacuum characteristic diagram as shown in FIG. 2, and the operation states of the auxiliary pump and the oil diffusion pump stored in the ROM (9b) of the control device 9 are described. An operation state determination flowchart according to an example of the determination program will be described with reference to FIG.

補助ポンプ４と油拡散ポンプ５を同時にスイッチＯＮ（図示なし）して両者を駆動開始する。真空度センサ８と制御装置９で検出した真空度Ｐに基づいて、回転室３ａの真空度変化率（ΔＰ／ΔＴ）の変化から各ポンプの動作状態を判別する。 The auxiliary pump 4 and the oil diffusion pump 5 are simultaneously switched on (not shown) to start driving them. Based on the degree of vacuum P detected by the degree-of-vacuum sensor 8 and the control device 9, the operating state of each pump is determined from the change in the degree of vacuum change (ΔP / ΔT) of the rotating chamber 3a.

ステップＳ１において、補助ポンプ４および油拡散ポンプ５を同時に駆動させる。ステップＳ２において、真空度センサ８を介して一定時間（ΔＴ）毎に回転室３ａの真空度を検出して、真空度の変化率（ΔＰ／ΔＴ）（以下、真空度の変化ΔＰによって「真空度の変化率」とする）を算出する。以下、真空度の変化率を検出するステップを、便宜上、Ａステップと称する。 In step S1, the auxiliary pump 4 and the oil diffusion pump 5 are driven simultaneously. In step S2, the degree of vacuum in the rotation chamber 3a is detected every certain time (ΔT) via the degree-of-vacuum sensor 8, and the rate of change in the degree of vacuum (ΔP / ΔT) (hereinafter referred to as “vacuum by the change in degree of vacuum ΔP” The rate of change of degree ”is calculated. Hereinafter, the step of detecting the rate of change in the degree of vacuum is referred to as A step for convenience.

ステップＳ３において、期間Ｔａにおける真空度の変化率ΔＰ１（図２参照）が予め決められている判定値ΔＰａと比較してΔＰ１≧ΔＰａとなる場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ４に進み補助ポンプ４の排気動作が開始されたものと判別する。 In step S3, when the rate of change ΔP1 (see FIG. 2) of the degree of vacuum in the period Ta becomes ΔP1 ≧ ΔPa as compared with a predetermined determination value ΔPa (in the case of YES), the process proceeds to step S4, and the auxiliary pump 4 It is determined that the exhaust operation has started.

もし、ステップＳ３において変化率ΔＰ１がΔＰ１＜ΔＰａならば（ＮＯの場合）、ステップＳ３ａへ進み、補助ポンプ４の排気動作の開始に異常が発生したものと判別して、ステップＳ１４の故障検出処理に進み、補助ポンプ４および油拡散ポンプ５の動作を停止し、かつロータ１の回転を停止する。 If the rate of change ΔP1 in step S3 is ΔP1 <ΔPa (in the case of NO), the process proceeds to step S3a, where it is determined that an abnormality has occurred in the start of the exhaust operation of the auxiliary pump 4, and the failure detection process in step S14. The operation of the auxiliary pump 4 and the oil diffusion pump 5 is stopped, and the rotation of the rotor 1 is stopped.

ステップＳ５で、上記ステップＳ２の処理と同様に、真空度センサ８を介して、期間Ｔｂにおける一定時間ΔＴ毎に回転室３ａの真空度の変化率ΔＰ２（図２参照）を検出する。ただし、ここで検出された真空度の変化率ΔＰ２は、期間Ｔｂにおける真空度なので、上記ΔＰ１と区別される。 In step S5, similarly to the processing in step S2, the rate of change ΔP2 (see FIG. 2) of the degree of vacuum in the rotating chamber 3a is detected via the degree-of-vacuum sensor 8 every fixed time ΔT in the period Tb. However, the change rate ΔP2 of the degree of vacuum detected here is a degree of vacuum in the period Tb, and is thus distinguished from the above ΔP1.

ステップＳ６において、真空度の変化率ΔＰ２と予め設定されている判定値ΔＰｂとを比較して、ΔＰ２≦ΔＰｂであるか否かを判別する。もし、ΔＰ２≦ΔＰｂならば（ＹＥＳの場合）、ステップＳ７へ進み、補助ポンプ４は安定動作状態にあると判別する。
ステップＳ６においてΔＰ２＞ΔＰｂならば（ＮＯの場合）、ステップＳ６ａへ進み、補助ポンプ４は安定動作が異常であると判別し、ステップＳ１４で故障検出処理をする。 In step S6, the rate of change ΔP2 in the degree of vacuum is compared with a preset determination value ΔPb to determine whether or not ΔP2 ≦ ΔPb. If ΔP2 ≦ ΔPb (in the case of YES), the process proceeds to step S7, and it is determined that the auxiliary pump 4 is in a stable operation state.
If ΔP2> ΔPb in step S6 (in the case of NO), the process proceeds to step S6a, where the auxiliary pump 4 determines that the stable operation is abnormal, and performs failure detection processing in step S14.

ステップＳ８は、上記ステップＳ２と同様な処理であり、一定時間ごとに回転室３の真空度を検出して、期間Ｔｃにおける真空度の変化率ΔＰ３（図２参照）を算出する処理である。 Step S8 is a process similar to step S2 described above, and is a process of detecting the degree of vacuum in the rotating chamber 3 at regular intervals and calculating the rate of change ΔP3 (see FIG. 2) in the period Tc.

ステップＳ９は、ステップＳ９で算出した真空度の変化率ΔＰ３と予め設定されている判定値ΔＰｃを比較してΔＰ３≧ΔＰｃであるか否かを判別する。もしΔＰ３≧ΔＰｃならば（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１０へ進み、油拡散ポンプ５は排気動作を開始したものと判別する。 In step S9, the change rate ΔP3 of the degree of vacuum calculated in step S9 is compared with a preset determination value ΔPc to determine whether or not ΔP3 ≧ ΔPc. If ΔP3 ≧ ΔPc (in the case of YES), the process proceeds to step S10, and it is determined that the oil diffusion pump 5 has started the exhaust operation.

ステップＳ９でΔＰ３＜ΔＰｃならば（ＮＯの場合）、ステップＳ９ａへ進み、油拡散ポンプ５の排気動作の開始に異常があるものと判別して、ステップＳ１４へ進み、故障検出処理をする。 If ΔP3 <ΔPc in step S9 (in the case of NO), the process proceeds to step S9a, where it is determined that there is an abnormality in the start of the exhaust operation of the oil diffusion pump 5, and the process proceeds to step S14 where failure detection processing is performed.

ステップＳ１１は、上記ステップＳ２と同様な処理であり、一定時間ごとに回転室３の真空度を検出して、期間Ｔｄにおける真空度の変化率ΔＰ４（図２参照）を算出する処理である。 Step S11 is a process similar to step S2 described above, and is a process of detecting the degree of vacuum of the rotating chamber 3 at regular time intervals and calculating the degree of vacuum change ΔP4 (see FIG. 2) in the period Td.

ステップＳ１２は、ステップＳ１１で算出した真空度の変化率ΔＰ４を予め設定されている判定値ΔＰｄと比較して、ΔＰ４≦ΔＰｄであるか否かを判別する。もし、ΔＰ４≦ΔＰｄならば（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１３へ進み、油拡散ポンプ５は安定動作にあると判別する。もし、ΔＰ＞ΔＰｄならば（ＮＯの場合）、ステップＳ１２ａへ進み、油拡散ポンプ５の安定動作の異常を判別し、ステップＳ１４へ進み、故障検出処理をする。
［真空ポンプの動作制御フローチャートについて］
補助ポンプ４と油拡散ポンプ５の制御フローチャートについて図４を参照して説明する。
制御装置９は、上述したような油拡散ポンプ５の動作状態を判別して補助ポンプ４と油拡散ポンプ５の動作を制御する。 In step S12, the degree of vacuum change ΔP4 calculated in step S11 is compared with a preset determination value ΔPd to determine whether or not ΔP4 ≦ ΔPd. If ΔP4 ≦ ΔPd (in the case of YES), the process proceeds to step S13, and it is determined that the oil diffusion pump 5 is in a stable operation. If ΔP> ΔPd (in the case of NO), the process proceeds to step S12a, where an abnormality in the stable operation of the oil diffusion pump 5 is determined, and the process proceeds to step S14 to perform failure detection processing.
[Vacuum pump operation control flowchart]
A control flowchart of the auxiliary pump 4 and the oil diffusion pump 5 will be described with reference to FIG.
The control device 9 determines the operation state of the oil diffusion pump 5 as described above, and controls the operations of the auxiliary pump 4 and the oil diffusion pump 5.

ステップＳ２０において、図３のフローチャートにおけるステップＳ９およびステップＳ１０によって油拡散ポンプ５の排気動作を開始したか否かを判別する。ステップＳ２０で油拡散ポンプ５の排気動作が開始されたものと判別すると（ＹＥＳの場合）、ステップＳ２１へ進み、油拡散ポンプ５の運転制御を開始する。つまり、図３に示す真空度の変化率ΔＰ３と判定値ΔＰｃを比較してΔＰ３≧ΔＰｃならば、油拡散ポンプ５の排気動作開始と判別する。そして、後述する図５における時刻ｃより始まる時間Ｔｃにおいて、油拡散ポンプ５のヒータ（ＤＰヒータ）５ｃに印加する電力を、連続電力から不連続電力（パルス状電力）に切換えてＤＰヒータ５ｃの制御を開始し、ステップＳ２２においてパルス状電力を印加して拡散油５ｂに過度な蒸発が生じないように所定の電力に低下させる。 In step S20, it is determined whether or not the exhaust operation of the oil diffusion pump 5 is started in steps S9 and S10 in the flowchart of FIG. When it is determined in step S20 that the exhaust operation of the oil diffusion pump 5 has been started (in the case of YES), the process proceeds to step S21 and operation control of the oil diffusion pump 5 is started. That is, the change rate ΔP3 of the degree of vacuum shown in FIG. 3 is compared with the determination value ΔPc, and if ΔP3 ≧ ΔPc, it is determined that the exhaust operation of the oil diffusion pump 5 is started. Then, at time Tc starting from time c in FIG. 5 to be described later, the power applied to the heater (DP heater) 5c of the oil diffusion pump 5 is switched from continuous power to discontinuous power (pulsed power). Control is started and pulsed power is applied in step S22 to reduce the power to a predetermined level so that excessive evaporation does not occur in the diffusion oil 5b.

次に、ステップＳ２３において、油拡散ポンプ５が安定動作状態になったか否かを判別する。ステップＳ２３で油拡散ポンプ５の安定運転を判別すると（ＹＥＳの場合）、ステップＳ２４へ進み、補助ポンプ４および油拡散ポンプ５の安定運転を制御する。すなわち、補助ポンプ４および油拡散ポンプ５の運転制御を、図５に示す期間Ｔｄのように、ＯＮ・ＯＦＦ制御する。補助ポンプ４および油拡散ポンプ５をＯＮ・ＯＦＦ制御することにより、過度な拡散油分子の発生を防止し、拡散油分子の回転室への逆流を防止することができる。 Next, in step S23, it is determined whether or not the oil diffusion pump 5 is in a stable operation state. When the stable operation of the oil diffusion pump 5 is determined in step S23 (in the case of YES), the process proceeds to step S24, and the stable operation of the auxiliary pump 4 and the oil diffusion pump 5 is controlled. That is, the operation control of the auxiliary pump 4 and the oil diffusion pump 5 is ON / OFF controlled as in a period Td shown in FIG. By controlling ON / OFF of the auxiliary pump 4 and the oil diffusion pump 5, excessive generation of diffusion oil molecules can be prevented, and backflow of diffusion oil molecules to the rotating chamber can be prevented.

もしステップＳ２３において、油拡散ポンプ５が安定運転状態でないと判別すると（ＮＯの場合）、ステップＳ２２へ戻り、油拡散ポンプ５が安定運転になるまで油拡散ポンプ５の運転制御を続ける。
［遠心分離機の動作例について］
次に上記真空ポンプの動作状態判別フローチャートおよび制御フローチャートに従った遠心分離機の動作例について図５を参照して説明する。図５は、補助ポンプ４と油拡散ポンプ５を同時に駆動開始して回転室３における真空度の変化率が変化する状態から真空ポンプの動作状態を判別して、真空ポンプの各ポンプを制御したときの真空度の変化を示す特性図である。 If it is determined in step S23 that the oil diffusion pump 5 is not in a stable operation state (in the case of NO), the process returns to step S22 and operation control of the oil diffusion pump 5 is continued until the oil diffusion pump 5 becomes stable operation.
[Operation example of centrifuge]
Next, an operation example of the centrifuge according to the operation state determination flowchart and the control flowchart of the vacuum pump will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the auxiliary pump 4 and the oil diffusion pump 5 are started to be driven at the same time, and the operation state of the vacuum pump is determined from the state in which the rate of change in the degree of vacuum in the rotating chamber 3 changes, and each pump of the vacuum pump is controlled. It is a characteristic view which shows the change of the vacuum degree at the time.

時間Ｔａ（時刻a〜時刻ｂ）は、補助ポンプ４の排気動作が始まり、大気圧Ｐａより低真空Ｐｒまで減圧する領域であり、油拡散ポンプ５の排気動作が可能となる臨界背圧（約２０パスカル）以下となる。 The time Ta (time a to time b) is a region where the exhaust operation of the auxiliary pump 4 starts and the pressure is reduced from the atmospheric pressure Pa to the low vacuum Pr, and the critical back pressure (approximately about the exhaust operation of the oil diffusion pump 5 is possible). 20 Pascals) or less.

時間Ｔｂ（時刻ｂ〜時刻ｃ）は、補助ポンプ４の排気動作がさらに進行して補助ポンプ４の排気動作の限度領域となり、真空度は安定領域となる。 At time Tb (time b to time c), the exhaust operation of the auxiliary pump 4 further proceeds and becomes a limit region of the exhaust operation of the auxiliary pump 4, and the degree of vacuum becomes a stable region.

時間Ｔｃ（時刻ｃ〜時刻ｄ）は、油拡散ポンプ５の排気動作が開始する領域である。この領域は、回転室内が臨界背圧（約２０パスカル）以下であり、かつ油拡散ポンプ５のボイラの拡散油が気化により排気動作が始まり、回転室内を高真空度Ｐｄまで減圧する領域である。この期間は、図２に示す通り一定時間ΔＴ毎の真空度変化率ΔＰ３は大きい。上述したように真空度変化率ΔＰ３（図２参照）から油拡散ポンプ５の排気動作の開始を判別して、拡散ポンプ５のヒータ加熱を連続電力印加からパルス状電力（例えば、電力印加と電力停止の周期が７：３の電力）に低下させて、ＤＰヒータ５ｃ（図１参照）の発生熱量を抑えることが可能になる。 Time Tc (time c to time d) is a region where the exhaust operation of the oil diffusion pump 5 starts. This region is a region in which the inside of the rotating chamber is below the critical back pressure (about 20 Pascal), and the diffused oil in the boiler of the oil diffusion pump 5 starts to be exhausted by vaporization, and the inside of the rotating chamber is decompressed to a high vacuum level Pd. . During this period, as shown in FIG. 2, the degree of vacuum change ΔP3 per fixed time ΔT is large. As described above, the start of the exhaust operation of the oil diffusion pump 5 is determined from the degree of vacuum change ΔP3 (see FIG. 2), and the heater heating of the diffusion pump 5 is changed from continuous power application to pulsed power (for example, power application and power). It is possible to reduce the amount of heat generated by the DP heater 5c (see FIG. 1) by reducing the stop period to 7: 3 electric power.

時間Ｔｄ（時刻ｅ以降）は、油拡散ポンプ５の排気動作がさらに進行して油拡散ポンプ５の排気動作の限度領域（真空度Ｐｄ）となり、真空度Ｐは安定領域となる。この期間Ｔｄは、図２に示すように、一定時間ΔＴごとの真空度変化率ΔＰ４は極端に小さくなる。したがって、上記図３に示したフローチャートに基づいて真空度変化率ΔＰ４を基準値ΔＰｄと比較して油拡散ポンプ５の排気動作が安定領域にあることを判別し、補助ポンプ４および油拡散ポンプ５をＯＮ・ＯＦＦ制御する。このＯＮ・ＯＦＦ制御は、回転室３の真空度Ｐを検出して補助ポンプ４および油拡散ポンプ５を電力の供給を停止させる。電力の停止により回転室３の真空度ＰがＰｏｆｆへ若干、上昇（低下）し、真空度センサ８が真空度Ｐｏｆｆを検出すると、再び、補助ポンプ４および油拡散ポンプ５のＤＰヒータに所定電力を印加する。これによって、回転室３の真空度をＰｄからＰｏｆｆの範囲内において高真空に制御することができる。 At time Td (after time e), the exhaust operation of the oil diffusion pump 5 further proceeds and becomes the limit region (vacuum degree Pd) of the exhaust operation of the oil diffusion pump 5, and the vacuum degree P becomes a stable region. During this period Td, as shown in FIG. 2, the degree of vacuum change ΔP4 per fixed time ΔT becomes extremely small. Therefore, based on the flowchart shown in FIG. 3, the degree of vacuum change ΔP4 is compared with the reference value ΔPd to determine that the exhaust operation of the oil diffusion pump 5 is in the stable region, and the auxiliary pump 4 and the oil diffusion pump 5 ON / OFF control. This ON / OFF control detects the degree of vacuum P of the rotating chamber 3 and stops the supply of power to the auxiliary pump 4 and the oil diffusion pump 5. When the electric power is stopped, the degree of vacuum P of the rotating chamber 3 slightly rises (decreases) to Poff, and when the degree of vacuum sensor 8 detects the degree of vacuum Poff, the predetermined power is again supplied to the DP heaters of the auxiliary pump 4 and the oil diffusion pump 5. Apply. Thereby, the degree of vacuum of the rotating chamber 3 can be controlled to a high vacuum within a range of Pd to Poff.

以上の実施形態から明らかなように、真空ポンプを構成する補助ポンプ４の減圧範囲（第１の真空度範囲）（Ｐａ−Ｐｒ）と、油拡散ポンプ５の減圧範囲（第２の真空度範囲）（Ｐｒ−Ｐｄ）とを記憶しておき、補助ポンプ４の排気動作開始領域（期間Ｔａ）における真空度変化率ΔＰ１と、油拡散ポンプ５の排気動作開始領域（期間Ｔｃ）における真空度変化率ΔＰ３と、排気動作開始領域（期間Ｔｄ）における真空度変化率ΔＰ４と、を検出することにより、油拡散ポンプ５の排気動作状態を判別することができる。これにより、高価な温度センサおよび温度センサ検出回路を追加することなく、油拡散ポンプの排気動作状態を判別して油拡散ポンプの制御を適切に行うことができる。
［真空ポンプの動作状態判別フローチャートの変形例について］
また、遠心分離機の回転室における真空度特性について実験検討した結果、図６の真空度特性図に示すように、上記図２に示したような補助ポンプ４の安全動作領域（時間Ｔｂ）の真空度変化率ΔＰ２が明確に観測できない場合がある。 As is clear from the above embodiment, the reduced pressure range (first vacuum degree range) (Pa-Pr) of the auxiliary pump 4 constituting the vacuum pump, and the reduced pressure range (second vacuum degree range) of the oil diffusion pump 5. ) (Pr−Pd) is stored, and the degree of vacuum change ΔP1 in the exhaust operation start region (period Ta) of the auxiliary pump 4 and the degree of vacuum change in the exhaust operation start region (period Tc) of the oil diffusion pump 5 are stored. By detecting the rate ΔP3 and the degree of vacuum change ΔP4 in the exhaust operation start region (period Td), the exhaust operation state of the oil diffusion pump 5 can be determined. Thereby, it is possible to appropriately control the oil diffusion pump by determining the exhaust operation state of the oil diffusion pump without adding an expensive temperature sensor and a temperature sensor detection circuit.
[Variation of operation state determination flowchart of vacuum pump]
Further, as a result of an experimental study on the degree of vacuum characteristics in the rotating chamber of the centrifuge, as shown in the degree of vacuum characteristics diagram of FIG. 6, the safe operation region (time Tb) of the auxiliary pump 4 as shown in FIG. In some cases, the degree of vacuum change ΔP2 cannot be clearly observed.

この原因は、時間Ｔａから時間Ｔｂに移行して補助ポンプ４の排気動作が安定状態となった時、同時に油拡散ポンプ５の排気動作が連続的に開始されるために、補助ポンプ４の安全動作領域（時間Ｔｂ）において真空度ΔＰ２（図２参照）の段差特性が表れないものと考えられる。このような真空度の段差特性が表れない理由は、油拡散ポンプ５の拡散油５ｂの温度が時間Ｔｂにおいて既に上昇していて、油拡散ポンプ５の排気動作開始が早い場合であると判断される。この特性は、特に、遠心分離機を連続して運転する場合で、初回の運転により油拡散ポンプ５のボイラ５ａの温度が高くなっている場合に生じ易い。 The cause of this is that when the pumping operation of the auxiliary pump 4 becomes stable after the transition from the time Ta to the time Tb, the pumping operation of the oil diffusion pump 5 starts continuously at the same time. It is considered that the step characteristic of the degree of vacuum ΔP2 (see FIG. 2) does not appear in the operating region (time Tb). The reason why such a level difference characteristic of the degree of vacuum does not appear is that the temperature of the diffusion oil 5b of the oil diffusion pump 5 has already risen at the time Tb and the exhaust operation of the oil diffusion pump 5 starts early. The This characteristic is particularly likely to occur when the centrifuge is operated continuously and the temperature of the boiler 5a of the oil diffusion pump 5 is high due to the initial operation.

したがって、図６に示された真空度特性図では、時間（Ｔａ＋Ｔｂ）から時間Ｔｃに移行する場合、油拡散ポンプ５の排気動作によって真空度Ｐが連続して減圧される特性となり、段差特性が表れない。しかし、時間Ｔｄに移行して油拡散ポンプ５の排気動作が減圧範囲（Ｐｒ−Ｐｄ）の排気能力限界Ｐｄに達すると、段差特性が表れる。 Therefore, in the vacuum characteristic diagram shown in FIG. 6, when the time (Ta + Tb) shifts to time Tc, the vacuum degree P is continuously reduced by the exhaust operation of the oil diffusion pump 5, and the step characteristic is Does not appear. However, when the time shifts to time Td and the exhaust operation of the oil diffusion pump 5 reaches the exhaust capacity limit Pd in the decompression range (Pr-Pd), a step characteristic appears.

図６に示した真空度特性に基づいて真空ポンプの排気動作状態を判別する場合は、図７に示した動作判別フローチャートとなる。 When the exhaust operation state of the vacuum pump is determined based on the degree of vacuum characteristic shown in FIG. 6, the operation determination flowchart shown in FIG.

図７に示した動作判別フローチャートにおいて、上記図３に示した処理および判断ステップと同一のステップについては、同一符号を付して説明を省略する。図７のフローチャートが図３に示したものと異なる点は、図３に示したステップＳ５〜ステップＳ７の補助ポンプの安全動作領域の判別ステップが省略されたことにある。 In the operation determination flowchart shown in FIG. 7, the same steps as the processing and determination steps shown in FIG. The flowchart of FIG. 7 differs from that shown in FIG. 3 in that the step of determining the safe operation area of the auxiliary pump in steps S5 to S7 shown in FIG. 3 is omitted.

結果的に、図６の特性図に基づく動作判別も、補助ポンプ４の減圧範囲（Ｐａ−Ｐｒ）における真空度の変化率ΔＰ１と、油拡散ポンプ５の減圧範囲（Ｐｒ−Ｐｄ）の時間Ｔｃにおける真空度の変化率ΔＰ３と、油拡散ポンプ５の減圧範囲（Ｐｒ−Ｐｄ）の時間Ｔｄにおける真空度の変化率ΔＰ４とを検出して、それらの変化率を予め設定されている判定値ΔＰａ、ΔＰｃ、ΔＰｄとそれぞれ比較することにより排気動作状態を判別することができる。 As a result, the operation discrimination based on the characteristic diagram of FIG. 6 also includes the rate of change ΔP1 of the degree of vacuum in the pressure reduction range (Pa−Pr) of the auxiliary pump 4 and the time Tc of the pressure reduction range (Pr−Pd) of the oil diffusion pump 5. The rate of change ΔP3 in the degree of vacuum and the rate of change ΔP4 in the degree of vacuum at the time Td in the decompression range (Pr-Pd) of the oil diffusion pump 5 are detected, and the rate of change is determined in advance as a judgment value ΔPa. , ΔPc and ΔPd, respectively, can determine the exhaust operation state.

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。 As mentioned above, although the invention made | formed by this inventor was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible within the range which does not deviate from the summary.

本発明の実施形態に係る遠心分離機の構成図。The block diagram of the centrifuge which concerns on embodiment of this invention. 図１に示した遠心分離機の回転室の真空度を測定した真空度特性図の一例。An example of the vacuum characteristic diagram which measured the vacuum of the rotation chamber of the centrifuge shown in FIG. 図１に示した遠心分離機の真空ポンプの動作状態判別フローチャートの一例。FIG. 3 is an example of an operational state determination flowchart of the vacuum pump of the centrifuge shown in FIG. 1. 図１に示した遠心分離機の真空ポンプの動作制御フローチャート。The operation | movement control flowchart of the vacuum pump of the centrifuge shown in FIG. 図１に示した遠心分離機の真空ポンプの動作例を示した特性図。The characteristic view which showed the operation example of the vacuum pump of the centrifuge shown in FIG. 図１に示した遠心分離機の回転室の真空度を測定した真空度特性図の他の例。The other example of the vacuum degree characteristic view which measured the vacuum degree of the rotation chamber of the centrifuge shown in FIG. 図１に示した遠心分離機の真空ポンプの動作状態判別フローチャートの変形例。The modification of the operation state discrimination | determination flowchart of the vacuum pump of the centrifuge shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１：ロータ２：電動モータ３：回転室仕切り部材３ａ：回転室
４：補助ポンプ（油回転ポンプ）４ａ：吸入口４ｂ：排気口
５：油拡散ポンプ５ａ：ボイラ５ｂ：拡散油５ｃ：ＤＰヒータ
５ｄ：ジェット部を内包する円筒部５ｅ：放熱フィン５ｆ：吸気口
５ｇ：排気口６：真空ホース７：真空ホース８：真空度センサ
９：制御装置９ａ：ＣＰＵ９ｂ：ＲＯＭ９ｃ：ＲＡＭ
５０：遠心分離機 1: rotor 2: electric motor 3: rotating chamber partition member 3a: rotating chamber 4: auxiliary pump (oil rotary pump) 4a: suction port 4b: exhaust port 5: oil diffusion pump 5a: boiler 5b: diffusion oil 5c: DP heater 5d: Cylindrical part containing the jet part 5e: Radiation fin 5f: Intake port 5g: Exhaust port 6: Vacuum hose 7: Vacuum hose 8: Vacuum sensor 9: Control device 9a: CPU 9b: ROM 9c: RAM
50: Centrifuge

Claims

回転室と、該回転室内に設置され、試料を保持して遠心分離するロータと、該ロータを回転させるモータと、前記ロータが回転する前記回転室内を真空にするために前記回転室内の気体を回転室外に排気する真空ポンプ装置と、前記回転室内の真空度を検出する真空度検出手段と、前記回転室の真空度に基づいて前記真空ポンプ装置の動作を制御するための制御装置と、を具備する遠心分離機において、
前記真空ポンプ装置は、前記回転室内の真空度を所定真空度とするように前記回転室内の気体を排気する補助ポンプと、前記回転室内と前記補助ポンプ間に直列接続され、前記回転室の真空度が前記所定真空度以下になると前記回転室内の気体を排気する油拡散ポンプと、を具備し、
前記制御装置は、前記回転室内の真空度の変化率を所定時間毎に算出し、該変化率の大きさに基づいて前記補助ポンプの排気動作により回転室が減圧される状態から、前記油拡散ポンプの排気動作により回転室が減圧される状態に移行したことを判定し、移行したと判定された時は、前記拡散ポンプのヒータ加熱を連続電力印加からパルス状電力印加に切換えるように制御することを特徴とする遠心分離機。 A rotating chamber, a rotor installed in the rotating chamber for holding and centrifuging the sample, a motor for rotating the rotor, and a gas in the rotating chamber for evacuating the rotating chamber in which the rotor rotates. A vacuum pump device that evacuates to the outside of the rotating chamber, a vacuum degree detecting means for detecting a degree of vacuum in the rotating chamber, and a control device for controlling the operation of the vacuum pump device based on the vacuum degree of the rotating chamber. In the centrifuge provided,
The vacuum pump device, an auxiliary pump for exhausting the rotation chamber of the gas to the vacuum of the rotary chamber to a predetermined vacuum degree, are connected in series between the rotating chamber and the auxiliary pump, the vacuum of the rotary chamber An oil diffusion pump that exhausts the gas in the rotating chamber when the degree is equal to or less than the predetermined vacuum degree ,
The control device calculates a rate of change of the degree of vacuum in the rotating chamber every predetermined time, and from the state where the rotating chamber is depressurized by the exhaust operation of the auxiliary pump based on the magnitude of the rate of change, the oil diffusion It is determined that the rotation chamber has been depressurized by the pumping operation of the pump. When it is determined that the rotation chamber has been shifted, the heater heating of the diffusion pump is controlled to be switched from continuous power application to pulsed power application. A centrifuge characterized by that.

前記制御装置は、前記変化率に基づいて、前記補助ポンプの排気動作開始と、前記補助ポンプの安定動作と、前記油拡散ポンプの排気動作開始と、前記油拡散ポンプの安定動作と、を順次判別することを特徴とする請求項１に記載された遠心分離機。 The control device sequentially starts the exhaust operation of the auxiliary pump, the stable operation of the auxiliary pump, the exhaust operation of the oil diffusion pump, and the stable operation of the oil diffusion pump based on the change rate. The centrifugal separator according to claim 1, wherein the centrifugal separator is discriminated.

前記制御装置は、前記油拡散ポンプの排気動作開始を判別して、前記油拡散ポンプの運転制御を開始することを特徴とする請求項２に記載された遠心分離機。 The said control apparatus discriminate | determines the exhaust operation start of the said oil diffusion pump, and starts the operation control of the said oil diffusion pump, The centrifuge described in Claim 2 characterized by the above-mentioned.

前記制御装置は、前記油拡散ポンプの安定動作を判別して、前記油拡散ポンプの運転制御をすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載された遠心分離機。 The centrifuge according to claim 2 or 3, wherein the control device discriminates a stable operation of the oil diffusion pump and controls operation of the oil diffusion pump.

前記制御装置は、前記油拡散ポンプの安定動作を判別して、前記補助ポンプおよび前記油拡散ポンプの運転制御をすることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一つに記載された遠心分離機。 The said control apparatus discriminate | determines the stable operation | movement of the said oil diffusion pump, and performs operation control of the said auxiliary pump and the said oil diffusion pump, It is described in any one of Claim 2 thru | or 4 characterized by the above-mentioned. Centrifuge.

前記制御装置は、前記真空度の変化率と、予め定めた許容値と比較し、その比較結果よりポンプの排気動作開始または安定動作に異常があると判別したときには故障検出処理を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載された遠心分離機。 The control device compares the rate of change of the degree of vacuum with a predetermined allowable value, and performs a failure detection process when it is determined from the comparison result that there is an abnormality in the pump exhaust operation start or stable operation. The centrifuge according to any one of claims 1 to 4.