(57)【要約】【課題】小さな消費電力で効率的な遠心分離処理を行う。【解決手段】  遠心機ロータ室１４は、減圧される。排気口１３Ａと減圧ポンプ２０の間は、第１の排気経路２１、第２の排気経路２２によって並列に接続される。このため、遠心機ロータ室１４は、第１の排気経路２１、第２の排気経路２２のいずれによっても減圧することができる。第１の排気経路２１のみによって遠心機ロータ室１４を減圧した場合には、遠心機ロータ室１４の圧力は、チェックバルブ５０のクラッキング圧力であるＰＳに維持される。第２の排気経路２２においては、電磁バルブ５１が設けられる。電磁バルブ５１は、チェックバルブ５０とは異なり、その動作は制御部３０によって制御される。【選択図】図１
2016083654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を収容して回転する遠心機ロータが収容された遠心機ロータ室が減圧され、かつ前記遠心機ロータが冷却される構成を具備する遠心機であって、
一方と他方との間に接続されることにより前記一方と前記他方との間の気体の流通を制御し、前記一方と前記他方の間の圧力差が予め定められたクラッキング圧力よりも大きな場合に前記気体を前記一方と前記他方の間において流通させるチェックバルブが用いられ、
前記遠心機ロータ室内の圧力が、前記チェックバルブによって制御されることを特徴とする遠心機。
【請求項２】
前記チェックバルブが、前記遠心機ロータ室を減圧する減圧ポンプと前記遠心機ロータ室との間に、前記遠心機ロータ室側の圧力が前記減圧ポンプ側の圧力よりも高く、かつ前記遠心機ロータ室側の圧力と前記減圧ポンプ側の圧力との圧力差が前記クラッキング圧力よりも大きな場合に前記遠心機ロータ室と前記減圧ポンプとを連通させるように設けられたことを特徴とする請求項１に記載の遠心機。
【請求項３】
前記チェックバルブを介して前記遠心機ロータ室と前記減圧ポンプとを連通させる第１の排気経路と、
前記第１の排気経路と別に、開閉動作が可能なバルブを介して前記遠心機ロータ室と前記減圧ポンプとを連通させる第２の排気経路と、
を具備することを特徴とする請求項２に記載の遠心機。
【請求項４】
前記バルブを開として前記第２の排気経路によって前記遠心機ロータ室を減圧した後に、前記バルブを閉とすることによって、前記第１の排気経路によって前記遠心機ロータ室を減圧する制御を行う制御部を具備することを特徴とする請求項３に記載の遠心機。
【請求項５】
前記バルブを閉として前記第１の排気経路によって前記遠心機ロータ室を減圧した後に、前記バルブを開とすることによって、前記遠心機ロータ室を前記第２の排気経路によって減圧する制御を行う制御部を具備することを特徴とする請求項３に記載の遠心機。
【請求項６】
前記制御部は、
前記遠心機ロータの温度が予め定められた設定温度となった後に、前記バルブを開とする制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の遠心機。
【請求項７】
互いに異なる前記クラッキング圧力が設定された前記チェックバルブをそれぞれ具備する前記第１の排気経路を複数具備し、複数の前記第１の排気経路のうちの選択された一つによって前記遠心機ロータ室が減圧される構成とされたことを特徴とする請求項３に記載の遠心機。
【請求項８】
複数の種類の前記遠心機ロータが使用可能とされ、前記種類に応じた識別子が前記遠心機ロータに設けられ、
前記識別子を認識する遠心機ロータ識別センサと、
前記識別子によって前記遠心機ロータの種類を認識し、当該種類に応じて複数の前記第１の排気経路のうちの一つを選択し、当該一つの前記第１の排気経路によって遠心機ロータ室を減圧する制御を行う制御部と、
を具備することを特徴とする請求項７に記載の遠心機。
【請求項９】
前記チェックバルブを介して前記遠心機ロータ室と大気との間を接続し、前記大気と前記遠心機ロータ室側との圧力差が前記クラッキング圧力よりも大きい場合に前記遠心機ロータ室と前記大気とを連通させるリーク経路を具備することを特徴とする請求項１に記載の遠心機。
【請求項１０】
前記遠心機ロータを回転駆動する駆動モータの内部における回転子が設けられた空間であるモータ内空間が前記遠心機ロータ室と連通する構成とされ、
前記駆動モータに接続され、前記チェックバルブを介して前記モータ内空間と大気との間を接続し、前記大気と前記モータ内空間との圧力差が前記クラッキング圧力よりも大きい場合に前記モータ内空間と前記大気とを連通させるリーク経路を具備することを特徴とする請求項１に記載の遠心機。
【請求項１１】
前記駆動モータに接続され、前記モータ内空間及び前記遠心機ロータ室を減圧排気する経路となる排気経路を具備することを特徴とする請求項１０に記載の遠心機。
【請求項１２】
前記駆動モータにおいて、前記リーク経路は前記遠心機ロータ室から遠い側に、前記排気経路は前記遠心機ロータ室に近い側に、それぞれ設けられたことを特徴とする請求項１１に記載の遠心機。
【請求項１３】
前記駆動モータにおいて、前記排気経路は前記遠心機ロータ室から遠い側に、前記リーク経路は前記遠心機ロータ室に近い側に、それぞれ設けられたことを特徴とする請求項１１に記載の遠心機。
【請求項１４】
前記リーク経路において、前記チェックバルブは、開閉動作が可能なバルブを介して前記遠心機ロータ室と接続されたことを特徴とする請求項９に記載の遠心機。
【請求項１５】
前記リーク経路において、前記チェックバルブは、開閉動作が可能なバルブを介して前記モータ内空間と接続されたことを特徴とする請求項１０から請求項１３までのいずれか１項に記載の遠心機。
【請求項１６】
前記リーク経路において、前記チェックバルブは、開閉動作が可能なバルブを介して前記大気と接続されたことを特徴とする請求項９から請求項１３までのいずれか１項に記載の遠心機。
【請求項１７】
前記バルブを開として前記リーク経路に大気を導入した後に、前記バルブを閉とすることによって、前記遠心機ロータ室を減圧する制御を行う制御部を具備することを特徴とする請求項１４から請求項１６までのいずれか１項に記載の遠心機。
【請求項１８】
前記制御部は、
前記遠心機ロータの温度が予め定められた設定温度となった後に、前記バルブを閉とする制御を行うことを特徴とする請求項１７に記載の遠心機。
【請求項１９】
互いに異なる前記クラッキング圧力が設定された前記チェックバルブをそれぞれ具備する前記リーク経路を複数具備し、複数の前記リーク経路のうちの選択された一つに大気が導入される構成とされたことを特徴とする請求項１４から請求項１６までのいずれか１項に記載の遠心機。
【請求項２０】
複数の種類の前記遠心機ロータが使用可能とされ、前記種類に応じた識別子が前記遠心機ロータに設けられ、
前記識別子を認識する遠心機ロータ識別センサと、
前記識別子によって前記遠心機ロータの種類を認識し、当該種類に応じて複数の前記リーク経路のうちの一つを選択し、当該一つの前記リーク経路に大気を導入する制御を行う制御部と、
を具備することを特徴とする請求項１９に記載の遠心機。
【請求項２１】
前記制御部は、前記種類に応じて、前記減圧ポンプを動作させるか否かの判定を行うことを特徴とする請求項８又は２０に記載の遠心機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料を高速で回転させる遠心機に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速回転時の遠心力によって密度の異なる物質を分離あるいは分析するために、遠心機（遠心分離機）が用いられている。遠心機においては、分離対象の試料が高速で回転するロータ（遠心機ロータ）内に設けられ、ロータはボウル内のロータ室に設けられる。ここで、ロータを回転させるモータの回転速度（回転数：ｒｐｍ）が定められ、ある定められた時間だけこの回転数（整定回転数））でロータが回転し、整定回転数は、最大で１５００００ｒｐｍとされる場合もある。こうした場合には、ロータの周囲の空気とロータとの間の摩擦によって回転が阻害され、かつ発熱が生じる。一方、遠心分離処理時の温度は一定であることが要求され、この温度は室温よりも低い温度、例えば４℃とされる。
【０００３】
このため、整定回転数が４００００ｒｐｍ以上とされる遠心機（超遠心機）においては、ボウル内（ロータ室）が減圧され、かつ冷却される構成とされる。減圧のためには、真空ポンプ（減圧ポンプ）がボウルに接続され、ロータ室の圧力は例えば１３Ｐａ程度とされる。また、整定回転数が２００００〜３００００ｒｐｍとされた遠心機（高速冷却遠心機）においては、超遠心機ほど減圧はされないが、大型の冷却機が使用され、ロータの加熱が抑制される。減圧と冷却を共に行う超遠心機の構成は、例えば特許文献１、２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１３９９７６号公報
【特許文献２】特開２０１３−１５０９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高速冷却遠心機において、冷却は、冷却された冷媒が流される冷凍配管によって行われる。冷凍配管が高速回転するロータと直接接する構成とすることは極めて困難であるため、冷凍配管はロータ室を構成するボウルに巻回される。この場合、冷凍配管とロータ間の熱伝導は、ボウルと、ロータ室内の空気を介して行われる。このため、ロータ室が減圧された状況では、冷凍配管とロータの間の熱伝導率が低下し、ロータ室を所望の温度とするまでに長時間を要した。また、超遠心機では、ロータ室を真空にした状態で、ボウル下部に設けた電子冷却素子（ペルチェ素子）でロータを冷却するため、冷却に長時間を要していた。
【０００６】
このため、例えば特許文献２に記載の技術では、ロータ室を減圧しない状態でロータを冷却し、ロータが所望の温度になってからロータ室が減圧され、その後でロータの高速回転が開始される。
【０００７】
しかしながら、こうした運転を行った場合には、高速回転を開始するまでに時間を要するため、効率的な遠心分離処理を行うことが困難であった。また、高速冷却遠心機においては、大型の冷却機が必要となるため、効率的な遠心分離処理が困難であることに加え、その消費電力が大きいという問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記の問題点を解決する発明を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の遠心機は、試料を収容して回転する遠心機ロータが収容された遠心機ロータ室が減圧され、かつ前記遠心機ロータが冷却される構成を具備する遠心機であって、一方と他方との間に接続されることにより前記一方と前記他方との間の気体の流通を制御し、前記一方と前記他方の間の圧力差が予め定められたクラッキング圧力よりも大きな場合に前記気体を前記一方と前記他方の間において流通させるチェックバルブが用いられ、前記遠心機ロータ室内の圧力が、前記チェックバルブによって制御されることを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記チェックバルブが、前記遠心機ロータ室を減圧する減圧ポンプと前記遠心機ロータ室との間に、前記遠心機ロータ室側の圧力が前記減圧ポンプ側の圧力よりも高く、かつ前記遠心機ロータ室側の圧力と前記減圧ポンプ側の圧力との圧力差が前記クラッキング圧力よりも大きな場合に前記遠心機ロータ室と前記減圧ポンプとを連通させるように設けられたことを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記チェックバルブを介して前記遠心機ロータ室と前記減圧ポンプとを連通させる第１の排気経路と、前記第１の排気経路と別に、開閉動作が可能なバルブを介して前記遠心機ロータ室と前記減圧ポンプとを連通させる第２の排気経路と、を具備することを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記バルブを開として前記第２の排気経路によって前記遠心機ロータ室を減圧した後に、前記バルブを閉とすることによって、前記第１の排気経路によって前記遠心機ロータ室を減圧する制御を行う制御部を具備することを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記バルブを閉として前記第１の排気経路によって前記遠心機ロータ室を減圧した後に、前記バルブを開とすることによって、前記遠心機ロータ室を前記第２の排気経路によって減圧する制御を行う制御部を具備することを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記制御部は、前記遠心機ロータの温度が予め定められた設定温度となった後に、前記バルブを開とする制御を行うことを特徴とする。
本発明の遠心機は、互いに異なる前記クラッキング圧力が設定された前記チェックバルブをそれぞれ具備する前記第１の排気経路を複数具備し、複数の前記第１の排気経路のうちの選択された一つによって前記遠心機ロータ室が減圧される構成とされたことを特徴とする。
本発明の遠心機は、複数の種類の前記遠心機ロータが使用可能とされ、前記種類に応じた識別子が前記遠心機ロータに設けられ、前記識別子を認識する遠心機ロータ識別センサと、前記識別子によって前記遠心機ロータの種類を認識し、当該種類に応じて複数の前記第１の排気経路のうちの一つを選択し、当該一つの前記第１の排気経路によって遠心機ロータ室を減圧する制御を行う制御部と、を具備することを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記チェックバルブを介して前記遠心機ロータ室と大気との間を接続し、前記大気と前記遠心機ロータ室側との圧力差が前記クラッキング圧力よりも大きい場合に前記遠心機ロータ室と前記大気とを連通させるリーク経路を具備することを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記遠心機ロータを回転駆動する駆動モータの内部における回転子が設けられた空間であるモータ内空間が前記遠心機ロータ室と連通する構成とされ、前記駆動モータに接続され、前記チェックバルブを介して前記モータ内空間と大気との間を接続し、前記大気と前記モータ内空間との圧力差が前記クラッキング圧力よりも大きい場合に前記モータ内空間と前記大気とを連通させるリーク経路を具備することを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記駆動モータに接続され、前記モータ内空間及び前記遠心機ロータ室を減圧排気する経路となる排気経路を具備することを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記駆動モータにおいて、前記リーク経路は前記遠心機ロータ室から遠い側に、前記排気経路は前記遠心機ロータ室に近い側に、それぞれ設けられたことを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記駆動モータにおいて、前記排気経路は前記遠心機ロータ室から遠い側に、前記リーク経路は前記遠心機ロータ室に近い側に、それぞれ設けられたことを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記リーク経路において、前記チェックバルブは、開閉動作が可能なバルブを介して前記遠心機ロータ室と接続されたことを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記リーク経路において、前記チェックバルブは、開閉動作が可能なバルブを介して前記モータ内空間と接続されたことを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記リーク経路において、前記チェックバルブは、開閉動作が可能なバルブを介して前記大気と接続されたことを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記バルブを開として前記リーク経路に大気を導入した後に、前記バルブを閉とすることによって、前記遠心機ロータ室を減圧する制御を行う制御部を具備することを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記制御部は、前記遠心機ロータの温度が予め定められた設定温度となった後に、前記バルブを閉とする制御を行うことを特徴とする。
本発明の遠心機は、互いに異なる前記クラッキング圧力が設定された前記チェックバルブをそれぞれ具備する前記リーク経路を複数具備し、複数の前記リーク経路のうちの選択された一つに大気が導入される構成とされたことを特徴とする。
本発明の遠心機は、複数の種類の前記遠心機ロータが使用可能とされ、前記種類に応じた識別子が前記遠心機ロータに設けられ、前記識別子を認識する遠心機ロータ識別センサと、前記識別子によって前記遠心機ロータの種類を認識し、当該種類に応じて複数の前記リーク経路のうちの一つを選択し、当該一つの前記リーク経路に大気を導入する制御を行う制御部と、を具備することを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記制御部は、前記種類に応じて、前記減圧ポンプを動作させるか否かの判定を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は以上のように構成されているので、遠心機ロータを冷却し、かつ遠心機ロータ室が減圧される構成を具備する遠心機において、小さな消費電力で効率的な遠心分離処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態となる遠心機の構成を示す図である。
【図２】チェックバルブの構造及び動作を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態となる遠心機の運転方法の第１の例における遠心機ロータ室の圧力、遠心機ロータの回転速度、温度等の時間経過を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態となる遠心機の運転方法の第２の例における遠心機ロータ室の圧力、遠心機ロータの回転速度、温度等の時間経過を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態となる遠心機の運転方法の第３の例における遠心機ロータ室の圧力、遠心機ロータの回転速度、温度等の時間経過を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態となる遠心機の運転方法の第４の例における遠心機ロータ室の圧力、遠心機ロータの回転速度、温度等の時間経過を示す図である。
【図７】複数種類の遠心機ロータにおける回転速度と風損の関係を模式的に示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態となる遠心機の変形例の構成を示す図である。
【図９】単一の遠心機ロータにおける回転速度と風損の関係を、遠心機ロータ室の圧力毎に模式的に示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態となる遠心機の構成を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態となる遠心機の運転方法の第１の例における遠心機ロータ室の圧力、遠心機ロータの回転速度、温度等の時間経過を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態となる遠心機の運転方法の第２の例における遠心機ロータ室の圧力、遠心機ロータの回転速度、温度等の時間経過を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態となる遠心機の第１の変形例の構成を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態となる遠心機の第２の変形例の構成を示す図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態となる遠心機の構成を示す図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態となる遠心機において用いられる駆動モータの構成を示す断面図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態となる遠心機において用いられるチェックバルブの動作を説明する図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態となる遠心機の運転方法の一例における遠心機ロータ室の圧力の時間経過を示す図である。
【図１９】本発明の第３の実施の形態となる遠心機の変形例の構成を示す図である。
【図２０】本発明の第３の実施の形態となる遠心機の変形例において用いられる駆動モータの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態に係る遠心機について説明する。本発明の実施の形態に係る遠心機においては、接続された箇所の両側の圧力差によって開閉するチェックバルブが用いられる。この開閉の閾値となる圧力（クラッキング圧力）は、予め定められる。同様の機能を有する逆止弁やリリーフ弁等を用いてもよい。
【００１３】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る遠心機１０においては、チェックバルブは、遠心機ロータ室と、遠心機ロータ室を排気（減圧）する減圧ポンプとの間に設けられる。このため、チェックバルブは、遠心機ロータ室側の圧力と減圧ポンプ側の圧力差に応じて動作する。図１は、この遠心機１０の構成を模式的に示す図である。この遠心機１０においては、駆動モータ１１によって回転する遠心機ロータ１２がボウル１３内の遠心機ロータ室１４内に設けられる。遠心機ロータ室１４が封止されるようにボウル１３の上側には開閉可能なドア１５が設けられる。また、ボウル１３の外側において、遠心機ロータ１２の回転軸を中心とした環状に冷却配管１６がボウル１３を巻回する。冷却配管１６には冷凍機１７が接続され、冷凍機１７によってその温度が制御（冷却）された冷媒が冷却配管１６内を循環する。すなわち、冷却配管１６と冷凍機１７は、ボウル１３及び遠心機ロータ１２を冷却するための冷却機構として機能する。遠心機ロータ１２は冷却配管１６とは直接接さないが、上記の構成により、遠心機ロータ１２は、ボウル１３、遠心機ロータ室１４内の空気を介して冷却配管１６によって冷却される。また、ボウル１３の内面には、ボウル１３の内面の温度を測定する温度センサ１８が設けられる。高速で回転する遠心機ロータ１２の温度を直接測定することは困難であるために、ここでは、温度センサ１８によって検出されたボウル１３の内面の温度が、遠心機ロータ１２の温度の指針とされる、あるいは、遠心機ロータ１２の温度と推定される。
【００１４】
また、遠心機ロータ室１４は、減圧（真空排気）される。このための減圧ポンプ（真空ポンプ）２０が設けられ、ボウル１３には、ボウル１３内（遠心機ロータ室１４）を減圧排気するための排気口１３Ａが設けられる。排気口１３Ａと減圧ポンプ２０の間は、第１の排気経路２１、第２の排気経路２２によって並列に接続される。このため、遠心機ロータ室１４は、第１の排気経路２１、第２の排気経路２２のいずれによっても減圧することができる。
【００１５】
また、この遠心機１０は、駆動モータ１１、減圧ポンプ２０、冷凍機１７等を制御する制御部３０が設けられる。制御部３０は、作業者による操作パネル３１の操作に応じて、駆動モータ１１、減圧ポンプ２０、冷凍機１７等を、適切な遠心分離処理が行われるように制御する。遠心機ロータ１２内の試料に印加される遠心加速度は駆動モータ１１の回転速度（回転数）で定まり、その制御は、制御部３０が駆動モータ１１を駆動する電流を制御することによって行われる。また、制御部３０には、温度センサ１８、遠心機ロータ室１４内の圧力（減圧状態）を認識する圧力計（センサ）／真空計（センサ）（図示せず）も接続される。このため、制御部３０は、これらによって検知された温度や圧力に応じた上記の制御も行うことができる。
【００１６】
遠心機ロータ１２は、複数の種類のものの中から作業者に選択されて使用される。遠心機ロータ１２は、その種類に応じて形状が異なる。このため、同一の整定回転数（設定回転数）とされた場合でも、この種類に応じて試料に印加される遠心加速度や遠心機ロータ１２の慣性モーメントは異なる。このため、遠心分離処理を行うにあたっては、使用される遠心機ロータ１２の種類を認識することが必要である。更に、遠心機ロータ１２の種類に応じてその風損も異なる。このため、後述するように、遠心機ロータ１２の種類に応じて遠心機ロータ室１４の減圧の状況を制御することによって、より効率的に遠心分離処理を行うことができる。このため、遠心機ロータ１２の表面には、この種類に対応した識別マーク（識別子）１２Ａが設けられており、ボウル１３の内部には、このマークを読み取る識別子センサ（遠心機ロータ識別センサ）１９が固定されている。識別子センサ１９の出力は制御部３０に入力され、制御部３０は、装着された遠心機ロータ１２の種類を認識することができる。
【００１７】
識別マーク１２Ａと識別子センサ１９の組み合わせは、すでに公知技術であり、遠心機ロータ１２に形成された凹部（穴部）の配列を識別マーク１２Ａとし、これを渦電流式のセンサ（距離センサ）である識別子センサ１９で検出し、この配列パターンから遠心機ロータの種類を判別する方式、マグネットとホール素子或いは磁気抵抗素子等のマグネットを検出するためのマグネットセンサでマグネットの配列を検出し、この配列パターンから種類を判別する方式、等を用いることができる。また、他の遠心機ロータ識別方法として、遠心機にカメラを設け、カメラによって撮影された画像によって遠心機ロータの種類を識別してもよい。
【００１８】
この遠心機１０は、遠心機ロータ室１４を減圧する経路（第１の排気経路２１、第２の排気経路２２）、及び遠心機ロータ室１４を減圧するための制御方法に特徴を有する。図１に示されるように、第１の排気経路２１、第２の排気経路２２は、排気口１３Ａと減圧ポンプ２０との間を並列に接続している。以下に、第１の排気経路２１、第２の排気経路２２の構成、及びこれらの制御方法について説明する。
【００１９】
まず、第１の排気経路２１について説明する。図２は、第１の排気経路２１の構成を模式的に示す図である。第１の排気経路２１は、排気口１３Ａと減圧ポンプ２０との間を接続する管状とされ、その中にはチェックバルブ５０が設けられている。このため、チェックバルブ５０が開となった場合に第１の排気経路２１を介して減圧ポンプ２０によって遠心機ロータ室１４は排気（減圧）され、チェックバルブ５０が閉となった場合には第１の排気経路２１を介して遠心機ロータ室１４が排気されることはない。
【００２０】
チェックバルブ５０は、その両側、すなわち、遠心機ロータ室１４（排気口１３Ａ）側と減圧ポンプ２０側の圧力差に応じて自動的に開閉動作をする。ここで、遠心機ロータ室１４側（一方の側）の圧力をＰＣ、減圧ポンプ２０側（他方の側）の圧力をＰＰとすると、減圧中においては、遠心機ロータ室１４は減圧ポンプ２０側からのみ減圧されるため、一般にはＰＣ≧ＰＰである。また、チェックバルブ５０においては、ボール５０Ａと、ボール５０Ａを遠心機ロータ室１４側に付勢することによって流路を閉塞させるバネ５０Ｂが設けられている。このため、チェックバルブ５０においては、バネ５０Ｂに応じたクラッキング圧力ＰＳが設定され、ＰＣ＞ＰＳ＋ＰＰ（あるいはＰＣ−ＰＰ＞ＰＳ）の場合においてのみ、チェックバルブ５０が開となる。ＰＳは、例えば１／３〜１／２気圧程度（３４ｋＰａ程度）とされる。この圧力は、遠心機ロータ室１４内においてボウル１３と遠心機ロータ１２との間で空気によって充分な熱伝導が可能な範囲に設定される。
【００２１】
図２（ａ）は、遠心機ロータ室１４が大気圧である状態から減圧をする際の状況を示す。図２（ａ）においては、遠心機ロータ室１４の圧力ＰＣ＝大気圧ＰＡＴＭ（約１０１ｋＰａ）である。減圧ポンプ２０がオンされていない状態では、減圧ポンプ２０側の圧力ＰＰも大気圧ＰＡＴＭであるため、ＰＣ＝ＰＰであり、ＰＣ＜ＰＳ＋ＰＰとなり、チェックバルブ５０は閉となる。すなわち、第１の排気経路２１はチェックバルブ５０によって遮断されている。
【００２２】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の状態から、減圧ポンプ２０をオンさせた後の状態を示す。図２（ａ）の状態では、チェックバルブ５０は閉とされているため、この状態で減圧ポンプ２０がオンされると、その圧力ＰＰは短時間で大気圧から大きく低下し、ＰＣ＝ＰＡＴＭ＞＞ＰＰとなる。このため、上記のＰＣ＞ＰＳ＋ＰＰが満たされ、チェックバルブ５０が開となり、遠心機ロータ室１４の圧力ＰＣはＰＡＴＭから低下を開始する。すなわち、第１の排気経路２１が開いた状態となり、遠心機ロータ室１４が減圧される。なお、この際、ボール５０Ａが排気の際の抵抗となり、排気の際にはボール５０Ａには減圧ポンプ２０側に力が加わり、排気抵抗によってバネ５０Ｂが縮むため、この場合においてボール５０Ａに対してバネ５０Ｂが及ぼす圧力は、ＰＳ’（ＰＳ’＞ＰＳ）となる。
【００２３】
その後、ＰＣ＞ＰＳ’＋ＰＰの条件が満たされる限りにおいて、チェックバルブ５０は開の状態が維持されるため、遠心機ロータ室１４の圧力ＰＣは低下を続ける。減圧ポンプ２０側の圧力ＰＰも低下を続けるが、一定の圧力ＰＰ１付近で飽和する。このため、遠心機ロータ室１４の圧力ＰＣが減少を続けると、ＰＣ＝ＰＳ’＋ＰＰの関係が満たされる。この場合には、図２（ｃ）に示されるように、チェックバルブ５０は再び閉となる。すなわち、第１の排気経路２１は、再び閉じる。この場合には、バネ５０Ｂは伸びた状態となるため、ボール５０Ａに対してバネ５０Ｂが及ぼす圧力ＰＳ’はＰＳと等しくなる。このため、第１の排気経路２１のみによって遠心機ロータ室１４を減圧した場合には、遠心機ロータ室１４の圧力は、チェックバルブ５０のクラッキング圧力であるＰＳとＰＰ１の和に維持される。
【００２４】
前記の通り、ＰＳは１／３〜１／２気圧程度とされるのに対し、ＰＰ１は減圧ポンプ２０の排気能力によって定まり、一般的には、例えば１ｋＰａ（約０．０１気圧）以下である。このため、ＰＳ＞＞ＰＰ１であり、図２（ｃ）の状態は、ＰＣ≒ＰＳとなった場合に実現される。このため、上記のチェックバルブ５０を用いることにより、遠心機ロータ室１４の圧力が大気圧からクラッキング圧力ＰＳとなるまで、第１の排気経路２１を介して減圧することができる。あるいは、第１の排気経路２１によって、ＰＳを下回る圧力まで遠心機ロータ室１４を減圧することはできない。すなわち、こうしたチェックバルブ５０によって、クラッキング圧力ＰＳに応じた第１の排気経路２１の開閉動作が自動的に行われる。クラッキング圧力ＰＳは、バネ５０Ｂの設定によって、予め設定することができる。
【００２５】
一方、第２の排気経路２２においては、前記のチェックバルブ５０の代わりに、電磁バルブ（バルブ）５１が設けられる。電磁バルブ５１は、例えばソレノイドを用いてその開閉動作が制御されるバルブであり、前記のチェックバルブ５０とは異なり、その動作は制御部３０によって制御される。このため、電磁バルブ５１を開とし、減圧ポンプ２０の排気能力で定まる圧力（例えば１０ｋＰａ以下）まで、第２の排気経路２２によって遠心機ロータ室１４を減圧することができる。
【００２６】
上記の遠心機１０においては、特に、第１の排気経路２１においてチェックバルブ５０が用いられることによって、効率的に遠心分離処理を行うことができる。この際、第２の排気経路２２における電磁バルブ５１を制御部３０が制御することによって、更に効率的に遠心分離処理を行うことができる。この点について以下に説明する。
【００２７】
図３は、上記の遠心機１０における、遠心機ロータ室１４の圧力ＰＣ、遠心機ロータ１２の回転速度、遠心機ロータ１２の温度の時間経過の一例（第１の例）を示す。ここでは、第２の排気経路２２は用いない、すなわち、電磁バルブ５１を常時閉じた状態とした場合の動作について説明する。ここで、参考のためにＰＰ、ＰＳ（ＰＳ’）＋ＰＰも同時に示している。ここで、ｔ３０の時点までは減圧ポンプ２０は停止し、遠心機ロータ室１４、減圧ポンプ２０は共に大気圧（ＰＡＴＭ）であるものとする。このため、ｔ３０の時点では第１の排気経路２１は図２（ａ）の状態である、すなわち、ｔ３０の時点までは第１の排気経路２１は閉じた状態とされる。
【００２８】
この状態から、ｔ３０の時点で減圧ポンプ２０がオンとされるため、ＰＰが低下を開始する。その後、ＰＰが低下したためにｔ３１の時点でＰＣ＝ＰＳ＋ＰＰとなり、以降はＰＣ＞ＰＳ’＋ＰＰの関係が満たされる間は、第１の排気経路２１によって遠心機ロータ室１４は減圧される。その後、ＰＰは減圧ポンプ２０の排気能力で定まる圧力（図３においてはほぼ零）まで低下し、これに伴ってＰＣも低下するが、ＰＣ≒ＰＳとなったｔ３３の時点で、前記の通り、第１の排気経路２１が閉じるため、以降は減圧されず、ＰＣ≒ＰＳの状態が維持される。
【００２９】
この間において、ｔ３０から、ｔ３０＜ｔ３２＜ｔ３３となるｔ３２までの間に、遠心機ロータ１２の回転速度は上昇し、ｔ３２以降は、その回転速度は２２０００ｒｐｍで一定（整定運転）とされる。このため、図３の例においては、本来風損が大きくなるＰＣが大きな状態においては、遠心機ロータ１２の回転速度が低いために、風損は抑制される。
【００３０】
一方、ＰＣがＰＡＴＭに近い状態において遠心機ロータ１２は特に効率的に冷却されるため、図３に示されるように、ｔ３０〜ｔ３２までの期間において遠心機ロータ１２の温度の低下率が大きい。ただし、ｔ３２あるいはｔ３３以降においても、ＰＣはＰＳ程度に維持されるために、遠心機ロータ１２は効率的に冷却される。すなわち、チェックバルブ５０を用いることによって、遠心機ロータ室１４の圧力がＰＳ以下となることが自動的に抑制されるために、遠心機ロータ１２の冷却を効率的に行うことができる。この際、ＰＳは、冷却が効率的に行われ、かつ風損も抑制される程度に設定される。このため、冷凍機１７、駆動モータ１１の消費電力を低減することができる。
【００３１】
図４は、上記の遠心機１０における、遠心機ロータ室１４の圧力ＰＣ、遠心機ロータ１２の回転速度、遠心機ロータ１２の温度の時間経過の他の一例（第２の例）を示す。この例においては、第２の排気経路２２も用いられている。このため、図の下側には、電磁バルブ５１の開閉の状態についても記載している。
【００３２】
ここでは、減圧ポンプ２０がオンとされたｔ４０の時点から、電磁バルブ５１が開とされる、すなわち、第２の排気経路２２が開とされる。このため、第１の排気経路２１と共に第２の排気経路２２を用いて、効率的に遠心機ロータ室１４が減圧される。このため、図３の場合よりもＰＣの低下率を大きくすることができる。その後、ＰＣ≒ＰＳとなったｔ４１の時点で、電磁バルブ５１が閉とされるため、以降は第２の排気経路２２は閉じ、遠心機ロータ室１４の圧力ＰＣは、第１の排気経路２１によってのみ左右される。ただし、この時点では、前記と同様に、第１の排気経路２１も閉じている。
【００３３】
その後、遠心機ロータ室１４の微少リーク等によってＰＣが上昇してＰＣ＞ＰＳ＋ＰＰとなったｔ４２の時点において、再び第１の排気経路２１が開くため、再びＰＣ≒ＰＳとなるまで遠心機ロータ室１４の減圧が行われる。このため、以降は遠心機ロータ室１４の圧力はＰＳ付近で一定とされる。ｔ４１の時点となったか否か（ＰＣ≒ＰＳとなったか否か）は、遠心機ロータ室１４に圧力計が設けられている場合には、この出力を元に制御部３０が判断することができる。ただし、このタイミングを厳密に制御する必要はない。ｔ４１の時点でＰＣ＞ＰＳであれば、以降は図３の場合と同様に第１の排気経路２１によってＰＣ≒ＰＳとなるまで減圧され、ｔ４１の時点でＰＣ＜ＰＳであれば、以降は第１の排気経路２１は閉じるため、遠心機ロータ室１４はこれ以上減圧されない。このため、例えば、ｔ４１をｔ４０の時点から一定時間経過後としてもよい。
【００３４】
この間における遠心機ロータ１２の回転速度、温度の変化については、図３の例と同様である。ただし、図４の例においては、第２の排気経路２２を減圧開始初期に用いることによって、ＰＣ≒ＰＳとなるまでの時間が短縮される。このため、これに応じて遠心機ロータ１２の回転速度の上昇率も高めることができる。すなわち、より効率的な遠心分離処理を行うことができる。
【００３５】
図５は、上記の遠心機１０における、遠心機ロータ室１４の圧力ＰＣ、遠心機ロータ１２の回転速度、遠心機ロータ１２の温度の時間経過の他の一例（第３の例）を示す。この例においては、第２の例とは逆に、遠心分離処理の開始後に充分な時間が経過した後で第２の排気経路２２が用いられる。
【００３６】
図５において、ｔ５４は図４に示された以降の時点であり、この時点では整定運転が行われており、遠心機ロータ１２の回転速度は一定となっている。また、前記の通り、遠心機ロータ室１４の圧力は、ＰＣ≒ＰＳの状態に維持されている。この場合において、遠心機ロータ１２の設定温度（目標温度）は１０℃であるものとする。ｔ５４の時点では、遠心機ロータ１２の温度はまだこの設定温度には達しておらず、温度は低下を続けている。前記の通り、この状態で電磁バルブ５１は閉とされる。
【００３７】
その後、遠心機ロータ１２の温度が設定温度まで低下したｔ５５の時点において、電磁バルブ５１が開とされる。これによって、ＰＣはＰＳから大きく低下し、ＰＰ（図５においてはほぼ零）に近づく。これによって、遠心機ロータ１２の風損を更に低下させることができるため、駆動モータ１１の消費電力を低減することができる。また、これによって、遠心機ロータ１２からの発熱も更に低下するため、冷却配管１６による冷却能力を低下させることができ、冷凍機１７の消費電力も低下させることができる。すなわち、遠心機１０における遠心分離処理中の消費電力を低減することができる。ｔ５５の時点となったか否か（遠心機ロータ１２の温度が設定温度に達したか否か）は、温度センサ１８の出力に基づいて制御部３０が判定することができる。
【００３８】
図６は、上記の遠心機１０における、遠心機ロータ室１４の圧力ＰＣ、遠心機ロータ１２の回転速度、遠心機ロータ１２の温度の時間経過の他の一例（第４の例）を示す。この場合には、遠心機ロータ１２の設定温度が高い、あるいは遠心機ロータ室１４が予め予冷されているために、冷却に要する時間が極めて短いものとする。この場合には、図５の場合と同様に、温度制御のためにＰＣをＰＳ程度に高く維持するよりも、ＰＣを小さくして風損を抑制することを優先した方が好ましい。このため、図６においては、減圧ポンプ２０の運転開始時（ｔ６０の時点）から、電磁バルブ５１の開状態を維持し、第２の排気経路２２を常時開としている。これによって、整定運転に至るまでの時間も短くすることができ、かつ図５の例と同様に、駆動モータ１１、冷凍機１７の消費電力を低減することができる。前記と同様に、温度センサ１８の出力に基づいて制御部３０がこうした制御を行うことができる。
【００３９】
次に、遠心機ロータ１２の種類に応じた制御について説明する。前記の通り、遠心機ロータ１２には複数の種類（形状）が設けられ、種類に応じて風損も異なり、冷却効率も異なる。例えば、遠心機ロータ１２の外径が大きな場合には、外周部分での空気との速度差が大きくなるために風損が大きくなる一方で、図１の構成では遠心機ロータ１２が外周から冷却されるために、冷却効率は高くなる。遠心機ロータ１２の外径が小さな場合には、この逆に、風損が小さく、冷却効率が低くなる。こうした状況を、回転速度と風損の関係として図７に模式的に示す。ここで、遠心機ロータ１２の種類としてＡとＢの２種類を想定し、ロータＡの外径はロータＢの外径よりも大きいものとする。ここで示された風損は、大気圧時のものとする。また、ここで示された冷却能力限度とは、風損がこれを超えると、もはや温度制御（冷却）が困難となる限度である。このため、仮に遠心機ロータ室１４が大気圧の状態で遠心分離処理を行う場合には、風損がこの限度を下回る範囲での回転速度での運転が必要となる。前記の通り、同一回転数における風損はロータＡの方が大きいが、冷却効率が高いため、冷却能力限度もロータＡの方が大きい。
【００４０】
外径の大きなロータＡは、大量の試料を一度に処理するのに用いられ、遠心機ロータの強度が遠心力による荷重に耐えられるように、ロータＡの最高回転速度ＮＡＭＡＸは、ロータＢの最高回転速度ＮＢＭＡＸよりも小さく設定される。このため、ロータＡにおける風損は、回転速度がＮＡＭＡＸの場合においても、冷却能力限度よりも低い。このため、ロータＡを用いた場合には、ロータ室１４が大気圧であっても温度制御を行った上で遠心分離処理を行うことができる。
【００４１】
一方、外径の小さなロータＢは、少量の試料を高速で回転させるため、回転速度がＮＢＭＡＸよりも低いＮＢ１の場合に、風損がその冷却能力限度と等しくなり、これ以上の回転速度では、風損はその冷却能力限度を上回る。このため、ロータＢが用いられた場合に、回転速度がＮＢ１以上と設定される場合には、ロータ室１４を減圧することが必要である。
【００４２】
このため、制御部３０は、識別子センサ１９の出力より遠心機ロータ１２の種類を認識し、その種類や設定された整定回転数（整定運転時の回転速度より、減圧ポンプ２０を動作させるか否かの判断をすることができる。これによって、遠心機ロータ室１４を不必要に減圧することが抑制され、遠心機１０の消費電力を低減し、かつ遠心分離処理の効率化を図ることもできる。
【００４３】
図１の構成においては、チェックバルブ５０（第１の排気経路２１）が一つのみ用いられたが、これを複数にして、遠心機ロータ１２の種類に応じた更なる制御を行うこともできる。図８は、上記の遠心機１０のこのような変形例となる遠心機１１０の構成を図１に対応させて示す図である。この遠心機１１０においては、前記の遠心機１０における第１の排気経路２１が、並列に接続された第１の排気経路第１分岐路２１１、第１の排気経路第２分岐路２１２に置換されている。第１の排気経路第１分岐路２１１、第１の排気経路第２分岐路２１２には、それぞれ前記と同様にチェックバルブ５０１、５０２が設けられており、排気口１３Ａ側には、それぞれ電磁バルブ（バルブ）５１１、５１２が設けられている。チェックバルブ５０１、５０２の機能は前記のチェックバルブ５０と同様であり、電磁バルブ５１１、５１２の機能は前記の電磁バルブ５１と同様である。電磁バルブ５１１、５１２の開閉は、制御部３０によって制御される。
【００４４】
ここで、電磁バルブ５１１を開とし、電磁バルブ５１２を閉とすれば、第１の排気経路第１分岐路２１１が、遠心機１０における第１の排気経路２１と同様に機能し、電磁バルブ５１１を閉とし、電磁バルブ５１２を開とすれば、第１の排気経路第２分岐路２１２が、遠心機１０における第１の排気経路２１と同様に機能することは明らかである。このため、チェックバルブ５０１、５０２のクラッキング圧力をそれぞれＰＳ１、ＰＳ２（ＰＳ１＞ＰＳ２）とすれば、電磁バルブ５１１、５１２の開閉を操作し、第１の排気経路第１分岐路２１１、第１の排気経路第２分岐路２１２のいずれかが選択されるようにすれば、図３、４の場合において遠心機ロータ室１４の圧力を、ＰＳ１、ＰＳ２のいずれかに設定することができる。
【００４５】
こうした構成によって、遠心分離処理を更に効率的に行い、遠心機１１０の消費電力を小さくすることができる。以下に、この点について説明する。図９は、ある一つの遠心機ロータにおける回転数と風損の関係を、遠心機ロータ室１４の圧力ＰＣ毎に図７と同様に示す。ここで、ＰＣは、ＰＡＴＭ（大気圧）、ＰＣ１（ＰＣ１＜ＰＡＴＭ）、ＰＣ２（ＰＣ２＜ＰＣ１）の３種類としている。風損は、ＰＣが低いほど小さくなる。
【００４６】
図９の特性においては、遠心機ロータの温度制御（冷却）は、遠心機ロータ室１４が大気圧の場合には回転速度がＮ１以下の場合、遠心機ロータ室１４の圧力がＰＣ１の場合には回転速度がＮ２以下の場合、遠心機ロータ室１４の圧力がＰＣ２の場合には回転速度がＮｍａｘ（最大回転速度）以下の場合に、可能となる。ただし、冷却時間を短縮するためには、遠心機ロータ室１４の減圧を極力行わない（ＰＣを大気圧に近づける）ことが好ましい。このためには、図９において、冷却能力限度を超えない範囲で冷却能力限度に近い範囲で運転を行うことが好ましい。このため、図９において、実線で示された範囲で運転を行うことが好ましい。すなわち、回転速度がＮ１以下の場合には遠心機ロータ室１４を大気圧とし、回転速度がＮ１を超えＮ２以下である場合には遠心機ロータ室の圧力をＰＣ１とし、回転速度がＮ２を超える場合には遠心機ロータ室の圧力をＰＣ２とすることが好ましい。
【００４７】
ＰＳ１＝ＰＣ１、ＰＳ２＝ＰＣ２とし、回転速度がＮ１以下の場合には減圧ポンプ２０をオンさせず、回転速度がＮ１を超えＮ２以下である場合には第１の排気経路第１分岐路２１１を用い、回転速度がＮ２を超える場合には第１の排気経路第２分岐路２１２を用いれば、図９の実線で示された範囲で運転が行われる。制御部３０は、指定された回転速度に応じて、こうした切り替え動作（電磁バルブ２１１Ａ、２１２Ａの開閉動作）を行わせることができる。なお、図９の実線で示された例では、風損が冷却能力限度に達した時点で切り替え動作が行われたが、実際には、冷却能力限度までに余裕を残した状態で切り替え動作を行うことが好ましい。また、図８の構成では、上記のように第１の排気経路の分岐路（第１の排気経路）が２つ設けられていたが、この分岐路（第１の排気経路）を３つ以上設け、こうした設定の選択肢をより多くすることもできる。
【００４８】
また、こうした遠心機ロータ室１４の圧力の設定を、遠心機ロータの種類に応じて行うこともできる。すなわち、ＰＣが高い場合でも充分に遠心機ロータ１２の温度制御が可能な遠心機ロータ１２に対しては第１の排気経路第１分岐路２１１を、遠心機ロータ１２の温度制御を行うためにはＰＣを低くして風損を小さくすることが必要となる遠心機ロータ１２に対しては第１の排気経路第２分岐路２１２を用いることができる。
【００４９】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る遠心機１２０においては、チェックバルブは、遠心機ロータ室と大気との間に設けられる。大気圧は一定であるため、チェックバルブは、遠心機ロータ室側の圧力のみに応じて動作する。図１０は、この遠心機１２０の構成を対応させて示す図である。この遠心機１２０においては、排気口１３Ａと減圧ポンプ２０とを接続する排気経路６１の途中に、リーク経路６０が接続されている。リーク経路６０には、前記のチェックバルブ５０と同様の機能をもつチェックバルブ５２が設けられ、チェックバルブ５２よりも遠心機ロータ室１４側に電磁バルブ（バルブ）５３が設けられている。なお、図１０におけるチェックバルブ５２の向きは、図１、２におけるチェックバルブ５０の向きと逆、すなわち、チェックバルブ５２が開となる場合には、右側の圧力が左側の圧力よりも高くなる。
【００５０】
この遠心機１２０における遠心機ロータ室１４の圧力ＰＣ、遠心機ロータ１２の回転速度、遠心機ロータ１２の温度の時間経過の一例（第１の例）を図３に対応させて、図１１に示す。ここでは、まず、電磁バルブ５３が常時開の場合について説明する。この場合において、ｔ７０の時点では遠心機ロータ室１４は大気圧であり、ここで減圧ポンプ２０がオンとされる。この状況が図２（ａ）に対応するという点では、図３の場合のｔ３０の時点と同様である。ただし、この場合には、チェックバルブ５２とは無関係に、遠心機ロータ室１４は減圧ポンプ２０によって減圧され、ＰＣは低下する。ＰＣが低下し、ＰＣ＋ＰＳ＝ＰＡＴＭとなったｔ７１の時点で、チェックバルブ５２が開となる。このため、以降はチェックバルブ５２を介して、リーク経路６０を介して排気経路６１に大気が導入される。また、ｔ７１以降は、図３の場合と同様の原理により、ＰＣはＰＡＴＭ−ＰＳの値にほぼ等しく維持される。すなわち、前記の遠心機１０において設定したＰＳをＰＡＴＭ−ＰＳと置換することによって、この遠心機１２０においても同様の動作が可能である。この際、遠心機ロータ１２の回転速度、温度は、図３の場合と同様に制御される。
【００５１】
次に、電磁バルブ５３の開閉動作も行う場合の動作について説明する。図１２は、この動作（第２の例）を図１１に対応させて示す。ここでは、電磁バルブ５３の開閉についても下側に示されている。この動作は、図１１の動作に引き続き行われる。このため、図１２におけるｔ８０は、図１１の動作の後の時点となる。図１１に示された状態では、遠心機ロータ１２の温度は徐々に低下しており、設定温度である１０℃には到達していない。その後、図１２のｔ８１の時点で温度が設定温度に達している。この時点で電磁バルブ５３を閉とすることによって、リーク経路６０を介した遠心機ロータ室１４への大気の流入が止まるため、ＰＣはＰＡＴＭ−ＰＳから更に大きく減少する。このため、風損を更に減少させることができる。この動作は、前記の遠心機１０における図５の動作と同様である。すなわち、これによって遠心分離処理中の消費電力を低減することができる。
【００５２】
図８の構成に対応して、この構成においても、リーク経路６０を複数設けることができる。図１３は、こうした構成の遠心機１３０の構成を図１０に対応させて示す。ここでは、第１リーク経路（リーク経路）６０１、第２リーク経路（リーク経路）６０２が並列に設けられ、各々にチェックバルブ５２１（クラッキング圧力ＰＳＳ１）、５２２（クラッキング圧力ＰＳＳ２）、電磁バルブ（バルブ）５３１、５３２が設けられる。図８の遠心機１１０と同様に、電磁バルブ５３１、５３２の開閉を制御することにより、遠心機ロータ室１４の圧力ＰＣを、ＰＡＴＭ−ＰＳＳ１、ＰＡＴＭ−ＰＳＳ２の２通りに制御することができる。これによって、遠心機ロータ１２の回転速度や種類に応じた制御が可能となり、これによって、遠心分離処理の効率化や低消費電力化が図れる。リーク経路を３つ以上設けることができること、リーク経路の選択と共に減圧ポンプ２０のオン・オフの制御を行うことができることも、同様である。
【００５３】
なお、上記の例では、リーク経路は排気口１３Ａから減圧ポンプ２０に至る排気経路に接続されていたが、同様の効果を奏する限りにおいて、他の箇所にリーク経路を設けることもできる。例えば、これをボウル１３における排気口１３Ａ以外の箇所に直接設けることもできる。
【００５４】
また、図１０に示された遠心機１２０においては、遠心機ロータ室１２とチェックバルブ５２の間に電磁バルブ５３を設けているが、図１４に示される遠心機１４０のように、遠心機ロータ室１２とチェックバルブ５２とを直結し、チェックバルブ５２と大気との間に電磁バルブ５３を設けてもよい。こうした場合においても、前記の遠心機１２０と同様の動作が可能であることは明らかである。複数のリーク経路を並列に設けることができることも前記と同様である。
【００５５】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る遠心機においてもチェックバルブが用いられるが、この場合には、上記と同様に遠心機ロータ室の真空度の制御と遠心機ロータの温度制御が行われるために小さな消費電力で効率的な遠心分離処理を行うことに加え、駆動モータの冷却効率も高めることができる。これによって、より小型の駆動モータを採用したり、冷却ファンを小型化または削除することができる。
【００５６】
図１５は、この遠心機１５０の構成を図１４等に対応させて示す図である。この遠心機１５０においても、前記の遠心機１４０等と同様に、遠心機ロータ室１４は減圧ポンプ２０によって排気（減圧）され、かつ冷却配管１６（冷凍機１７）によってボウル１３及びその中の遠心機ロータ１２が冷却される。また、遠心機ロータ１２は、その下側、ボウル１３の外側に配された駆動モータ７１によって回転駆動される。ただし、この遠心機１５０においては、駆動モータ７１の内部の空間が遠心機ロータ室１４と連結し、駆動モータ７１の内部の空間と遠心機ロータ室１４は同時に減圧される。また、前記の第２の実施の形態と同様に、この遠心機１５０においても、排気経路７１６に大気が導入される構成とされ、この際には、駆動モータ７１の内部にも大気が導入される。排気経路７１６及び駆動モータ７１の内部に大気を導入する経路としては、駆動モータ７１の下側に設けられたリーク経路７１５が用いられ、リーク経路７１５にはチェックバルブ５４が設けられている。遠心機ロータ室１４及び駆動モータ７１を排気する経路としては、駆動モータ７１の上側に設けられた排気経路７１６が用いられ、排気経路７１６が減圧ポンプ２０と接続される。このため、排気経路７１６への大気導入、遠心機ロータ室１４の減圧は、駆動モータ７１の内部を介して行われる。
【００５７】
図１６は、この駆動モータ７１の構造を示す、遠心機ロータ１２の回転軸１２Ｂに沿った断面図である。この駆動モータ７１においては、回転軸１２Ｂが固定された電動機ロータ（回転子）７１１と、その周囲に配された電動機ステータ（固定子）７１２とが、モータケース７１３中に設けられる。電動機ロータ７１１の回転軸である電動機回転軸７１１Ａは、モータケース７１３において上下の２箇所でベアリング７１４によって回転自在に支持されている。回転軸１２Ｂの最上部は遠心機ロータ室１４内に位置し、遠心機ロータ１２が脱着自在とされた遠心機ロータホルダ１２Ｃが固定されている。
【００５８】
この駆動モータ７１は、交流の誘導式であり、電動機ステータ７１２のコイル、及び電動機ロータ７１１の導体部に電流が流されて動作する。ここで、回転軸１２Ｂの上部側は遠心機ロータ室１４中に位置し、ボウル１３とモータケース７１３とが組み合わされて、遠心機ロータ室１４とモータケース７１３の内部の空間が連結するような構成とされる。このため、この遠心機１５０においては、高速で回転する遠心機ロータ１２、電動機ロータ７１１は、共に減圧雰囲気の中に設けられる。これによって、これらの回転運動を特に円滑に行うことができる。
【００５９】
前記の遠心機ロータ１２は回転時において周囲の空気との摩擦によって発熱したのに対し、この駆動モータ７１においては、電動機ロータ７１１がその回転時に周囲の空気との摩擦によって発熱することに加え、電動機ロータ７１１中の導体部、電動機ステータ７１２のコイルに電流が流されることによっても発熱する。このため、この駆動モータ７１においては、モータケース７１３が空冷される構成とされ、モータケース７１３の周囲には、放熱面積を拡大するための冷却フィン７１３Ａが多数形成されている。また、この遠心機１５０においては、モータケース７１３側に送風するための冷却ファン（図示せず）も設けられている。
【００６０】
この構成によって、モータケース７１３に直接固定される電動機ステータ７１２が発熱しても、電動機ステータ７１２は高効率で冷却される。一方、電動機ロータ７１１とモータケース７１３との接点はベアリング７１４のみであるため、電動機ロータ７１１を電動機ステータ７１２と同様に冷却することは困難である。電動機ロータ７１１の冷却は、遠心機ロータ室１４内における遠心機ロータ１２の冷却と同様に、その周囲の空気を介して行われる。このため、電動機ロータ７１１の回転を円滑に行わせるという観点ではその周囲の空間（モータ内空間７１３Ｂ）を減圧することが好ましい一方、電動機ロータ７１１あるいは駆動モータ７１の冷却を効率的に行うという観点からは、モータ内空間７１３Ｂを減圧しないことが好ましい。これらの点は、遠心機ロータ１２の回転、冷却（温度制御）における状況と同様である。
【００６１】
このため、この駆動モータ７１におけるモータケース７１３の下側には、リーク経路７１５が設けられている。リーク経路７１５には、チェックバルブ５４が、前記の遠心機１２０と同様の方向（図中の左側の圧力が右側の圧力より充分低い場合にチェックバルブ５４が開くような方向）で接続されている。また、図１６におけるモータケース７１３の上部右側には、減圧ポンプ２０と接続された排気経路７１６が接続される。このため、遠心機ロータ室１４内が減圧される際には、モータ内空間７１３Ｂも減圧される。
【００６２】
この場合において、モータ内空間７１３Ｂ及び遠心機ロータ室１４の排気を開始した後の遠心機ロータ室１４内の圧力ＰＣ（＝モータ内空間７１３Ｂの圧力）の時間経過を図１８に示す。ここで、排気開始時（時刻ｔ９０）には、ＰＣ＝ＰＡＴＭ（大気圧）である。
【００６３】
図１７（ａ）（ｂ）は、チェックバルブ５４の状態を図２（ａ）（ｂ）に対応させて示す図である。図において、チェックバルブ５４の左側がモータ内空間７１３Ｂ（遠心機ロータ室１４）側であり、右側が大気（圧力ＰＡＴＭ）であり、図２とはチェックバルブ５４の向きが左右逆転している。なお、この動作は、前記の遠心機１２０においても同様である。
【００６４】
図１７（ａ）は、図１８における時刻ｔ９０に近い状態におけるチェックバルブ５４の状況を示す。ここでは、モータ内空間７１３Ｂの圧力ＰＣ＝ＰＣ１≒ＰＡＴＭであり、この状態では、ボール５０Ａに加わる右向きの力は、ＰＳをバネ５０Ｂによるクラッキング圧力として、ＰＣ１＋ＰＳ、左向きの力はＰＡＴＭとなり、ＰＣ１＋ＰＳ≒ＰＡＴＭ＋ＰＳ＞ＰＡＴＭであるため、ボール５０Ａは右側に付勢され、チェックバルブ５４がボール５０Ａによって閉塞され、リーク経路７１５が閉塞される。この状態では、モータ内空間７１３Ｂに大気は導入されないため、モータ内空間７１３Ｂ及び遠心機ロータ室１４は減圧ポンプ２０によって排気され、時刻ｔ９０後において圧力ＰＣは急激に減少する。
【００６５】
ＰＣが減少してＰＣ＝ＰＣ２となり、図１７（ｂ）に示されるように、ＰＣ２＋ＰＳ’＜ＰＡＴＭとなると、ボール５０Ａは左側に付勢されるため、リーク経路７１５を介してモータ内空間７１３Ｂに大気が導入される。ただし、モータ内空間７１３Ｂ及び遠心機ロータ室１４が減圧ポンプ２０によって排気されている状況は変わらず、かつＰＣ２＋ＰＳ’＝ＰＡＴＭの状態を境にしてチェックバルブ５４は開閉となるため、結局、図１８において、ＰＣは、時刻ｔ９１以降はＰＡＴＭ−ＰＳに近い値に保たれる。ここで、このように大気がチェックバルブ５４内を流れる際には、ボール５０Ａ等によって風路抵抗を受けるため、この風路抵抗による圧力をＰＦとすると、ＰＣは、ＰＡＴＭ−ＰＳ−ＰＦ程度の値に保たれる。ここで、ＰＳは例えば０．８気圧（８１ｋＰａ）程度に設定され、ＰＦが無視できる程度に小さいとすると、ＰＣは、０．２気圧（約２０ｋＰａ）程度の値に維持される。この圧力は、前記の場合と同様に、ボウル１３と遠心機ロータ１２との間の熱伝導が行われ、かつこの圧力下における空気と遠心機ロータ１２との間の摩擦熱が小さくなるように設定される。図１８に示される特性は、前記の図１１の特性と同様である。
【００６６】
このため、図１８における時刻ｔ９１以降には、常温の空気がチェックバルブ５４を介してモータ内空間７１３Ｂに流れる。図１６には、この際のモータケース７１３内における空気の流れが矢印で示されている。モータケース７１３は、その内部の電動機ロータ７１１、電動機ステータ７１２の隙間を空気が下側から上側に円滑に流れるような形状とされている。この空気の流れによる強制空冷によって、特に電動機ロータ７１１の冷却を効率的に行うことができる。なお、この構成においては、最低圧力は上記のＰＡＴＭ−ＰＳ−ＰＦ程度となり、減圧ポンプ２０に要求される性能として、到達圧力がこの最低圧力を維持できるものであれば充分である。このため、例えばこの到達圧力は１ｋＰａよりも充分高くてもよい。
【００６７】
この場合、モータ内空間７１３Ｂに流れた空気の温度は、電動機ロータ７１１等の発した熱によって上昇する。一方、遠心機ロータ室１４内において冷却される遠心機ロータ１２はこの流れの下流側に位置するため、この空気の温度上昇によって、遠心機ロータ１２の温度制御に要する時間が長くなるおそれがある。しかしながら、温度の上昇した空気の大部分は、遠心機ロータ室１４に達する前に、遠心機ロータ室１４よりも下側にある排気経路７１６から減圧ポンプ２０によって排気されるため、この空気の温度上昇が遠心機ロータ１２の温度制御に与える悪影響を小さくすることができる。
【００６８】
このため、この遠心機１５０においては、遠心機ロータ室１４の真空度の制御と遠心機ロータ１２の温度制御が適切に行われ、かつ駆動モータ７１の冷却効率も高めることができる。この際、電気的に駆動される部品を追加することなく、遠心機ロータ室１４に流される空気のみを利用して駆動モータ７１の冷却効率を高めている。このため、消費電力を増加させることなく、こうした効果を得ることができる。
【００６９】
なお、図１５の構成においては、リーク経路７１５にチェックバルブ５４のみが接続された。これに対して、図１０の構成と同様に、開閉が制御部３０によって制御される電磁バルブを、チェックバルブ５４に対して直列に設けてもよい。この際、電磁バルブは、チェックバルブ５４の大気側、モータ内空間７１３Ｂ側のどちらに設けてもよい。これによって、駆動モータ７１の冷却が充分である場合に、図１２と同様の動作を行わせることもできる。また、図１３の構成と同様に、リーク経路を分岐させてクラッキング圧力ＰＳの異なる複数のチェックバルブをそれぞれに装着し、電磁バルブを用いてこれらを適宜切り替えて用いることができることも同様である。制御部３０が、遠心機ロータ１２の種類に応じて最適なリーク経路を選択すること、リーク経路の選択と共に減圧ポンプ２０のオン・オフの制御を行い、更に消費電力を低減できることも、同様である。
【００７０】
また、図１５の構成においては、排気経路７１６が駆動モータ７１の上部に設けられた。しかしながら、排気経路を駆動モータ側に設けず、排気経路が遠心機ロータ室と直接接続される構成としてもよい。こうした場合でも、排気経路が駆動モータの近くに接続されていれば、同様の効果を奏することは明らかである。すなわち、上記の構成において、リーク経路は駆動モータと接続して設ける必要があるが、排気経路は、駆動モータと接続して設ける必要はなく、その設置箇所の自由度は大きい。
【００７１】
逆に、排気経路を駆動モータ側に設ける場合には、図１５と異なる箇所にこれを設けることもできる。図１９は、上記の遠心機１５０の変形例となる遠心機１６０の構成を示す図である。この遠心機１６０において用いられる駆動モータ８１においては、前記のリーク経路７１５及びこれに接続されたチェックバルブ５４と、排気経路７１６及びこれに接続された減圧ポンプ２０の位置が入れ替わっている。この場合における駆動モータ８１の内部構造及び空気の流れを、図１６に対応させて図２０に示す。この駆動モータ８１においては、前記の駆動モータ７１と同様に、電動機ロータ（回転子）７１１、電動機ステータ（固定子）７１２、モータケース７１３、ベアリング７１４等が設けられている。
【００７２】
ただし、前記の駆動モータ７１とは、リーク経路７１５、排気経路７１６の位置が逆転している。このため、この駆動モータ８１における空気の流れは前記の駆動モータ７１とは異なる。この場合においては、モータ内空間７１３Ｂが遠心機ロータ室１４の下流側となるために、前記の遠心機１５０とは異なり、駆動モータ８１内の発熱が遠心機ロータ１２の冷却に悪影響を及ぼすおそれはない。一方で、遠心機ロータ室１４において冷却され湿度の高くなった空気が、電気回路である駆動モータ８１の内部に流れるおそれがある。しかしながら、リーク経路７１５を駆動モータ８１の上部に設けることによって、リーク経路７１５から導入された空気がこの湿度の高い空気に混入することによって、モータ内空間７１３Ｂではその湿度が低下するため、この影響を低減させることができる。
【００７３】
上記の第２、第３の実施の形態においては、チェックバルブが大気と連通する箇所に設けられた。この場合におけるチェックバルブの大気側となる部分が設けられる場所は、これを介して大気が導入できる限りにおいて、任意である。例えば、チェックバルブを遠心機の筐体内部に設けてもよく、これを遠心機本体から離れた箇所としてもよい。あるいは、大気ではなく乾燥窒素等の配管をチェックバルブに接続してこれを導入させてもよい。
【００７４】
なお、上記の例では、図２、１７に示された構造のチェックバルブが用いられるものとしたが、同様に、両側の圧力差に応じて自動的に開閉が制御される機能を具備するものであれば、同様に用いることができる。この場合、クラッキング圧力が可変とできる構成のものを用いれば、図８、図１３に示されたように複数の第１の排気経路や複数のリーク経路を用いず、これらを単独で設けてクラッキング圧力を調整することによって、同様の動作をさせることが可能である。また、その開閉が外部から制御されるバルブであれば、前記の電磁バルブと同様に用いることができる。また、ロータ室を減圧するための減圧ポンプと排気口（ボウル）との接続方法も任意である。
【符号の説明】
【００７５】
１０、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０  遠心機（遠心分離機）
１１、７１、８１  駆動モータ
１２  遠心機ロータ
１２Ａ  識別マーク（識別子）
１２Ｂ  回転軸
１２Ｃ  遠心機ロータホルダ
１３  ボウル
１３Ａ  排気口
１４  遠心機ロータ室
１５  ドア
１６  冷却配管（冷却機構）
１７  冷凍機（冷却機構）
１８  温度センサ
１９  識別子センサ（ロータ識別センサ）
２０  減圧ポンプ
２１  第１の排気経路
２２  第２の排気経路
３０  制御部
３１  操作パネル
５０、５２、５４、５０１、５０２、５２１、５２２  チェックバルブ
５０Ａ  ボール
５０Ｂ  バネ
５１、５３、５１１、５１２、５３１、５３２  電磁バルブ（バルブ）
６０  リーク経路
６１、７１６  排気経路
２１１  第１の排気経路第１分岐路（第１の排気経路）
２１２  第１の排気経路第２分岐路（第１の排気経路）
６０１  第１リーク経路（リーク経路）
６０２  第２リーク経路（リーク経路）
７１１  電動機ロータ（回転子）
７１１Ａ  電動機回転軸
７１２  電動機ステータ（固定子）
７１３  モータケース
７１３Ａ  冷却フィン
７１３Ｂ  モータ内空間
７１４  ベアリング
７１５  リーク経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図１６】
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【図２０】
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