(57)【要約】【課題】ロータの回転停止後に短時間でチャンバ内の圧力を大気圧にして、ロータが収容されている回転室内からロータを短時間で取り出せるようにする。【解決手段】回転室３内に設置されるロータ１と、ロータ１を回転させる駆動部２と、回転室３を収納していて、開閉ドア６を有するチャンバ５と、チャンバ５内の気体をチャンバ５外に排気する真空ポンプ装置とを具備する遠心機に於いて、チャンバ５に空気導入口１５及び圧縮空気導入口１８を設けるとともに、各導入口１５，１８を開閉する弁１６，１９をそれぞれ設け、チャンバ５内を大気圧にする際に全ての導入口１５，１８の弁を開く構成である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転室と、
前記回転室内に設置されるロータと、
前記ロータを回転させる駆動部と、
前記回転室を収納していて、開閉ドアを有するチャンバと、
前記チャンバ内の気体を前記チャンバ外に排気する真空ポンプ装置とを具備する遠心機に於いて、
前記チャンバに複数の気体導入口を設けるとともに、各気体導入口を開閉する弁を設け、前記チャンバ内を大気圧にする際に全ての気体導入口の弁を開くことを特徴とする遠心機。
【請求項２】
前記気体導入口のいずれかに、圧縮気体を供給し、残りの気体導入口には大気圧気体を供給することを特徴とする請求項１に記載の遠心機。
【請求項３】
回転室と、
前記回転室内に設置されるロータと、
前記ロータを回転させる駆動部と、
前記回転室を収納していて、開閉ドアを有するチャンバと、
前記チャンバ内の気体を前記チャンバ外に排気する真空ポンプ装置とを具備する遠心機に於いて、
前記チャンバに気体導入口を設け、前記気体導入口を開閉する弁を設けるとともに、前記気体導入口に、圧縮気体を供給できることを特徴とする遠心機。
【請求項４】
圧力容器を有する空気圧縮機を有し、前記圧力容器から前記気体導入口に前記圧縮空気を供給することを特徴とする請求項２又は３に記載の遠心機。
【請求項５】
前記チャンバに前記チャンバ内の圧力が減圧状態では封止して大気圧より高いときは前記チャンバ内の気体を排気する逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の遠心機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータ回転室を内包するチャンバを減圧する遠心機に係り、とくに、チャンバを減圧した後に大気圧に戻すための構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
遠心分離機は、チューブ等に収容された試料をロータに保持し、このロータの風損による温度上昇を防止するために減圧されるロータ回転室に設置し、電動モータ等で構成される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。
【０００３】
一般的に、ロータの回転数が毎分４０,０００回転を越えるいわゆる超遠心分離機は、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ロータ回転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及び試料の温度が上昇するのを抑制するために、ロータ回転室内を高真空状態にまで減圧する真空ポンプ装置、並びにロータ回転室内の真空圧力を検出するセンサ及びセンサ検出回路からなる真空圧力検出手段とを備えている。
【０００４】
大気圧から高真空状態にまで減圧する真空ポンプ装置は、大気から１３パスカル程度の中真空まで減圧する補助真空ポンプと中真空から１パスカル程度の高真空まで減圧する油拡散ポンプを直列に接続した構成となっている。ロータの回転によるロータ回転室内の空気とロータの風損による摩擦熱によってロータ及び試料の温度上昇を抑制するために、通常、ロータ回転室内を真空ポンプ装置で大気圧から減圧して例えば１３パスカル程度の中真空に達するまでは、予め設定された例えば毎分５,０００回転の一定低回転数の状態でロータを回転させるいわゆる真空待機動作を行い、この中真空に達した後に毎分数万或いは十数万回転にロータを加速し遠心分離している。
【０００５】
或いは、ロータ回転に伴う風損によって試料の温度が上昇するのを極力抑制したい試料の遠心分離を行う場合には、１３パスカル程度の中真空に到達した後にロータを初めて回転させるいわゆる真空スタートの動作を行う。
【０００６】
このような真空ポンプ装置を備えるこの種の遠心分離機では、ロータ回転に伴う風損を最小限に抑えるべく表面が滑らかになっているロータ回転室と、ロータ回転室を内包しロータ回転室からロータの周囲全てを真空にするチャンバ（真空容器）とを具備する。
【０００７】
チャンバには、下記特許文献２に示されるようにロータを設置したり取り出す時に開閉するドアと、ロータを回転させる駆動部と、チャンバを真空にする真空装置、チャンバの真空圧力を検出する圧力センサ、チャンバを大気圧にする際に空気を導入したり真空にする際に密閉する弁が繋がる大気圧空気導入口が設けられている。
【０００８】
遠心分離を終えたロータをロータ回転室から取り出す際は、ロータの回転を減速させると共に真空装置を停止させ、ロータの回転が停止した後にチャンバに設けられた大気圧空気導入口に繋がっている弁を開いてチャンバ内に空気を導入し、チャンバ内の圧力を大気圧にしてドアを開きチャンバ内のロータ回転室からロータを取り出すのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１０４８２６号公報
【特許文献２】特開平９−７５７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記チャンバを備えるこの種の遠心分離機に於いて、ロータを取り出すためには大口径（直径５０センチメートル）の取出口が必要で、ロータが停止した直後には、取出口に設けられたドアには大気圧により約２０,０００ニュートンの圧力がかかっており、チャンバ中に空気を導入してチャンバ内を完全に大気圧に戻さないとドアを開くことが出来ない。
【００１１】
またチャンバの大気圧空気導入口を開閉する弁には電磁弁が使用されており、その電磁弁は遠心分離機の操作パネルに設けられたスイッチで開閉するようになっており、またその電磁弁は安全の為にロータが完全に停止していないと開かないようになっている。
【００１２】
また、その電磁弁には汎用的な内径１／４インチ（１インチ＝２５.４ｍｍ）から３／８インチ配管用の電磁弁が使用されており、口径が大きい内径３／８インチ配管用の電磁弁を使用してチャンバ内を大気圧にするにしても、一例では約４０秒ほど必要とし、この４０秒という時間は遠心分離機から分離後の試料を含むロータを取り出したい分析者にとっては長い時間であり、操作性を良くするためにはこの待ち時間を短縮する必要があった。
【００１３】
これらを解決するために、大気圧空気導入口の内径及び電磁弁の空気が通る箇所のオリフィスを大きくして大気圧空気導入部の総配管抵抗を小さくして空気流量を多くし、チャンバ内が大気圧になる時間を短縮することが考えられる。しかしながら、大気圧空気導入口の配管口径を大きくした場合、それに使用する電磁弁も大きくなって設置空間がなくなるという問題や、設置空間を確保する為に配管を長くすると、その長さにより総配管抵抗が大きくなってチャンバが大気圧になるまでの時間が短くならないという問題が生じる。
【００１４】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、ロータの回転停止後に短時間でチャンバ内の圧力を大気圧にして、ロータが収容されている回転室内からロータを短時間で取り出すことが出来る遠心機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１の態様は遠心機である。この遠心機は、回転室と、前記回転室内に設置されるロータと、前記ロータを回転させる駆動部と、前記回転室を収納していて、開閉ドアを有するチャンバと、前記チャンバ内の気体を前記チャンバ外に排気する真空ポンプ装置とを具備する構成に於いて、前記チャンバに複数の気体導入口を設けるとともに、各気体導入口を開閉する弁を設け、前記チャンバ内を大気圧にする際に全ての気体導入口の弁を開くことを特徴とする。
【００１６】
前記第１の態様において、前記気体導入口のいずれかに、圧縮気体を供給し、残りの気体導入口には大気圧気体を供給するとよい。
【００１７】
本発明の第２の態様も遠心機である。この遠心機は、回転室と、前記回転室内に設置されるロータと、前記ロータを回転させる駆動部と、前記回転室を収納していて、開閉ドアを有するチャンバと、前記チャンバ内の気体を前記チャンバ外に排気する真空ポンプ装置とを具備する構成に於いて、前記チャンバに気体導入口を設け、前記気体導入口を開閉する弁を設けるとともに、前記気体導入口に、圧縮気体を供給できることを特徴とする。
【００１８】
各態様において、圧縮空気を供給する場合、圧力容器を有する空気圧縮機を設けて、前記圧力容器から前記気体導入口に前記圧縮空気を供給するとよい。
【００１９】
各態様において、前記チャンバに前記チャンバ内の圧力が減圧状態では封止して大気圧より高いときは前記チャンバ内の気体を排気する逆止弁を設けるとよい。
【００２０】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステム等の間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、回転室内に設置されたロータの回転停止後に、回転室を含むチャンバ内の圧力を短時間で大気圧にすることができる。この結果、ロータが収容されている回転室内からロータを短時間で取り出すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る遠心機の第１の実施の形態であって、遠心分離機を示す構成図。
【図２】チャンバへの空気導入構造の違いによるチャンバ内圧力の時間変化の例を示す説明図。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施の形態であって、遠心機の一例として超遠心分離機１００を示している。この図において、超遠心分離機１００は、試料を装着（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駆動部（モータ）２と、ロータ１が設置（収容）されるロータ回転室３と、ロータ１が寿命等により破壊した時に遠心分離機全体への影響を少なくするためのプロテクタ４と、チャンバ（真空容器）５とを具備している。チャンバ５は、ロータ１とロータ回転室３とプロテクタ４とを内包（収納）しており、ロータ１を取り出すための開閉ドア６を有している。開閉ドア６は閉じた状態ではチャンバ５の開口を気密封止する。
【００２５】
また、超遠心分離機１００は、チャンバ５内の空気をチャンバ５外に排気して高真空状態にまで減圧するために、補助真空ポンプ７と油拡散真空ポンプ８とを直列に接続した真空ポンプ装置を有している。補助真空ポンプ７は、ロータ回転室３を例えば２０パスカル程度の中真空まで減圧するための油回転真空ポンプやドライスクロール真空ポンプ等であり、その中真空状態で油拡散ポンプの排気動作が開始するとさらに減圧する。油拡散ポンプ８はロータ回転室３を高真空になるまで減圧するものであり、補助真空ポンプ７と油拡散ポンプ８は真空ホース９で直列に接続されている。ロータ回転室３と油拡散ポンプ８の間は真空配管１０で接続されている。油拡散ポンプ８の温度を検出するためにセンサ１１が設けられており、油拡散ポンプ８の温度をセンサ１１で検出することで油拡散ポンプ８の出力を遠心分離機１００の制御装置１２で制御している。制御装置１２は、ロータ１の回転駆動制御、補助真空ポンプ７や油拡散ポンプ８の駆動及び温度制御及び、センサ１１からの信号をもとに温度の算出等を行う。操作部（入力装置）１３は、制御装置１２に対して運転条件の入力やスタート及びストップを指令するために設置されている。また、チャンバ５の真空圧力を検出するために真空センサ１４が設けられており、真空センサ１４からの信号をもとに制御装置１２が回転室３の真空度を算出し、真空待機、高真空スタートを行う。
【００２６】
チャンバ５には、チャンバ５内を大気圧にする際に大気圧空気を導入する大気圧空気導入口１５及び大気圧導入口１５を開閉する電磁弁１６が設けられており、操作部１３から大気圧導入口１５の開閉を指示することにより、制御装置１２から電磁弁１６に信号が送られて開閉が行われる。
【００２７】
遠心分離機１００は、さらに圧縮空気を生成する空気圧縮機１７を備える。空気圧縮機１７は生成した圧縮空気を貯留する圧力容器１７ａを有し、制御装置１２でオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）が制御される。具体的には、圧力容器１７ａが所定圧力に達したときに空気圧縮機１７の運転を停止する制御を行う。チャンバ５に設けられた圧縮空気導入口１８は電磁弁１９を介して空気圧縮機１７の圧力容器１７ａと接続されており、電磁弁１９は制御装置１２から送られる信号により圧縮空気導入口１８の開閉を行う。圧縮空気導入口１８から、供給される圧縮空気によって、チャンバ５内が大気圧以上になった場合は、大気圧導入口１５から電磁弁１６を通って、チャンバ５外へ放出されようになっている。または、チャンバ５には、チャンバ５内が大気圧以上の圧力になった時にチャンバ５内の空気を放出しチャンバ５内が減圧乃至真空状態の場合はチャンバ５を真空シールする逆止弁２０を設けても良い。
【００２８】
図１の構成になる第１の実施の形態の動作を図２と共に説明する。図２はチャンバ５内が高真空である状態から大気圧空気導入口１５及び圧縮空気導入口１８から空気を導入した場合の、チャンバ５内の圧力の時間変化を示す。
【００２９】
油拡散ポンプ８と補助真空ポンプ７により高真空化されたチャンバ５内で所定の回転数で、所定の時間回転した試料を含むロータ１は、停止するまで減速させられる。そして駆動部２内に設けられた回転センサが停止を確認すると、制御装置１２により油拡散ポンプ８と補助真空ポンプ７が停止して真空引きを止めると同時に操作部１３にチャンバ５に空気の導入が可能であることを示す表示がされる。
【００３０】
一方、チャンバ５を高真空にしている間に圧縮空気導入口１８の遮断用電磁弁１９を閉じて空気圧縮機１７を動作させ、空気圧縮機１７に付属する圧力容器１７ａ（例えば容量３.５Ｌの容器）に約０.７ＭＰａの圧縮空気を蓄えておく。そして、上述のように、操作部１３にチャンバ５に空気導入可能である旨の表示がなされた後、ドア６を開く指令を操作部１３から入力することで、大気圧空気導入口１５に繋がる電磁弁１６を開くと同時に、空気圧縮機１７の圧力容器１７ａと圧縮空気導入口１８を遮断していた電磁弁１８を開き、チャンバ５に大気圧空気と圧縮空気を同時に導入する。この場合のチャンバ５内の圧力変動を示すのが図２の曲線５０ｃであり、高真空（圧力ＰＵ）からドア６を開くことが出来る大気圧（圧力ＰＡ）になるまでに（Ｔ１−ＴＢ）の時間を要するだけで済む。ここで時間ＴＢとは、チャンバ５に空気を導入し始める時間のことである。
【００３１】
第１の実施の形態の場合と対比するために、従来の大気圧空気導入口１５に繋がっている電磁弁１６のみを開き、チャンバ５に空気を導入してチャンバ５が圧力（ＰＡ）になるまでのチャンバ５内の圧力変化を示したのが図２の曲線５０ａである。曲線５０ａは高真空（圧力ＰＵ）から大気圧（圧力ＰＡ）になるまでに（Ｔ３−ＴＢ）の時間を要することを示す。図２の曲線５０ａと曲線５０ｃの対比からも判るように、従来に比較して第１の実施の形態では（Ｔ１−ＴＢ）≒（Ｔ３−ＴＢ）／３という短い時間でドア６を開くことが出来る圧力に到達している。
【００３２】
本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。
【００３３】
(1) 開閉ドア６を開く際のチャンバ５への空気導入において、空気圧縮機１７により加圧された圧縮空気を用いるので、つまり圧縮した分だけ高い圧力の空気による空気導入を行うことが出来るので、従来一般的であるチャンバ５内外の大気圧との差圧を利用した１つの大気圧空気導入口１５のみからの空気導入よりも、チャンバ５内を短時間で大気圧にすることが出来る。従って、ドア６を開くための待ち時間を短縮可能である。
【００３４】
(2) チャンバ５への空気導入が、空気圧縮機１７により加圧された圧縮空気だけでなくチャンバ５内外の大気圧との差圧を利用した大気圧空気導入も併用することで、チャンバ５内をより短時間で大気圧にすることが出来る。
【００３５】
(3) チャンバ５に圧縮空気導入口１８とは別に大気圧空気導入口１５を設けることで、チャンバ５に大気圧以上になる過剰な圧縮空気が供給された場合でも大気圧空気導入口１５から放出されてチャンバ５内の異常圧力上昇を防止することが出来る。
【００３６】
(4) チャンバ５に逆止弁２０を設けてあるため、チャンバ５に大気圧以上になる過剰な圧縮空気が供給された場合にチャンバ５内の異常圧力上昇を防止することが出来、大気圧空気導入口１５の電磁弁１６が動作しなかった時の二重安全弁としてチャンバ５内の異常圧力上昇を防止できる。この結果、よりいっそうの安全性の向上が図れる。
【００３７】
図３は本発明の第２の実施の形態を示す。この場合、図１の圧縮空気導入口１８とそれを開閉する電磁弁１９の代わりに、もう一つの大気圧空気導入口１５とその導入口を開閉する電磁弁１６をチャンバ５に設けている。
【００３８】
そして、チャンバ５の開閉ドア６を開く際には、２つの大気圧空気導入口１５を開いてチャンバ５に大気圧空気を導入する。この場合のチャンバ５内の圧力変化を示したのが図２の曲線５０ｂである。曲線５０ｂでは高真空（圧力ＰＵ）から大気圧（圧力ＰＡ）になるまでに（Ｔ２−ＴＢ）の時間を要しているが、図２からも判るように１つの大気圧空気導入口１５を開いた場合の（Ｔ３−ＴＢ）よりも所要時間は十分短縮される。
【００３９】
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。
【００４０】
各実施の形態において、圧縮空気又は大気圧空気の導入口はチャンバ５に対し３個以上設けられていてもよい。
【００４１】
また、チャンバ５に導入する気体として空気を例示したが、用途に応じて空気以外の気体を用いることができる。
【００４２】
第１の実施の形態においては、圧縮空気を生成して圧力容器に貯留する空気圧縮機を具備する構成としたが、圧縮気体を予め貯留してある圧力容器を交換自在に遠心機に設け、その圧力容器からチャンバ５に圧縮気体を供給する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１  ロータ
２  駆動部（モータ）
３  ロータ回転室      
４  プロテクタ
５  チャンバ（真空容器）
６  開閉ドア            
７  補助真空ポンプ
８  油拡散ポンプ
９  真空ホース
１０  真空配管
１１  温度センサ
１２  制御装置
１３  操作部（入力装置）
１４  真空センサ
１５  大気圧空気導入口
１６，１９  電磁弁
１７  空気圧縮機      
１８  圧縮空気導入口
２０  逆止弁
１００  超遠心分離機
【図１】
2014226655.tif 000003
【図２】
2014226655.tif 000004
【図３】
2014226655.tif 000005