JP6079574B2 - Luminescence analyzer - Google Patents

Luminescence analyzer Download PDF

Info

Publication number
JP6079574B2
JP6079574B2 JP2013237069A JP2013237069A JP6079574B2 JP 6079574 B2 JP6079574 B2 JP 6079574B2 JP 2013237069 A JP2013237069 A JP 2013237069A JP 2013237069 A JP2013237069 A JP 2013237069A JP 6079574 B2 JP6079574 B2 JP 6079574B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ignition transformer
switching element
capacitor
primary
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013237069A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015096838A (en
Inventor
治生 長
治生 長
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP2013237069A priority Critical patent/JP6079574B2/en
Priority to CN201410563194.6A priority patent/CN104659654B/en
Publication of JP2015096838A publication Critical patent/JP2015096838A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6079574B2 publication Critical patent/JP6079574B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Description

本発明は発光分析装置に関し、さらに詳しくは、発光分析装置において放電を生起させるイグナイタ回路に関する。   The present invention relates to an emission analyzer, and more particularly, to an igniter circuit that causes discharge in an emission analyzer.

スパーク放電型の発光分析装置では、コンデンサに蓄積したエネルギを放電電極に与えることで該放電電極と金属試料との間にスパーク放電を発生させ、金属試料中の元素を蒸発させるとともに放電プラズマによってこの元素を励起する。プラズマ中で励起された元素は特有の波長で以て発光するため、この発光光を分光して該波長の光強度を測定することによりその元素を定量することができる。また、含有元素が不明である場合、所定波長範囲の発光スペクトルを取得して線スペクトルが存在する波長を調べることにより定性分析を行うこともできる。   In a spark discharge type optical emission spectrometer, energy stored in a capacitor is applied to a discharge electrode to generate a spark discharge between the discharge electrode and a metal sample, evaporating the elements in the metal sample, and this by discharge plasma. Excites the element. Since an element excited in plasma emits light at a specific wavelength, the element can be quantified by measuring the light intensity at the wavelength by spectroscopically analyzing the emitted light. In addition, when the contained element is unknown, qualitative analysis can be performed by obtaining an emission spectrum in a predetermined wavelength range and examining the wavelength at which the line spectrum exists.

こうした発光分析装置では、例えば特許文献1などに記載されている充電回路によって、放電電極と試料との間に接続されたコンデンサを数百V程度の電圧まで充電したあと、イグナイタ回路により放電を開始させる。図10は従来の発光分析装置におけるイグナイタ回路の概略構成の一例である。
発光スタンド7に接続されるイグナイタ回路1は、1次コンデンサ2と、イグニショントランス3と、FET等のスイッチング素子4と、スイッチング素子駆動回路5と、2次コンデンサ6と、から構成される。イグニショントランス3は1次巻線3aと2次巻線3bとを含む。また、発光スタンド7は、放電電極7aと被分析物である試料7bとを含む。2次コンデンサ6には、イグニショントランス3の2次巻線3bの浮遊容量、発光スタンド7の浮遊容量、及び、イグニッショントランス3と発光スタンド7とを接続するケーブルの浮遊容量、が含まれる。図10では、放電のための主たるエネルギーを放電電極7aに供給する主コンデンサや該主コンデンサを充電する充電回路については記載を省略している。
In such an emission analyzer, for example, a capacitor connected between the discharge electrode and the sample is charged to a voltage of about several hundred volts by a charging circuit described in, for example, Patent Document 1, and then discharge is started by an igniter circuit. Let FIG. 10 shows an example of a schematic configuration of an igniter circuit in a conventional emission analyzer.
The igniter circuit 1 connected to the light-emitting stand 7 includes a primary capacitor 2, an ignition transformer 3, a switching element 4 such as an FET, a switching element driving circuit 5, and a secondary capacitor 6. The ignition transformer 3 includes a primary winding 3a and a secondary winding 3b. The light-emitting stand 7 includes a discharge electrode 7a and a sample 7b that is an analyte. The secondary capacitor 6 includes the stray capacitance of the secondary winding 3 b of the ignition transformer 3, the stray capacitance of the light emitting stand 7, and the stray capacitance of the cable connecting the ignition transformer 3 and the light emitting stand 7. In FIG. 10, description is omitted about the main capacitor | condenser which supplies the main energy for discharge to the discharge electrode 7a, and the charging circuit which charges this main capacitor | condenser.

1次コンデンサ2は図示しないコンデンサ充電回路によって予め(発光前に)所定の電圧に充電されている。スイッチング素子駆動回路5がスイッチング素子4のゲート端子に印加する電圧をステップ状に増加させると、スイッチング素子4はオンする。すると、1次コンデンサ2とイグニショントランス3の1次巻線3aとが直列に接続され、1次コンデンサ2に蓄積されていた電圧に応じた電流が1次巻線3aに流れる。その結果、イグニショントランス3の2次巻線3bには、イグニショントランス3の巻数比に応じた高電圧が誘起される。これにより、放電電極7aと試料7bとの間にスパーク放電が生じる。   The primary capacitor 2 is charged to a predetermined voltage in advance (before light emission) by a capacitor charging circuit (not shown). When the switching element drive circuit 5 increases the voltage applied to the gate terminal of the switching element 4 in a stepwise manner, the switching element 4 is turned on. Then, the primary capacitor 2 and the primary winding 3a of the ignition transformer 3 are connected in series, and a current corresponding to the voltage stored in the primary capacitor 2 flows to the primary winding 3a. As a result, a high voltage corresponding to the turn ratio of the ignition transformer 3 is induced in the secondary winding 3 b of the ignition transformer 3. Thereby, a spark discharge is generated between the discharge electrode 7a and the sample 7b.

また、上記スパーク放電によって図示しない主コンデンサと発光スタンド7を含む電流経路が形成され、主コンデンサに蓄えられていたエネルギが放電電極7aと試料7bとの間(ギャップ)に移動してプラズマを形成する。上記蒸発した元素はそのプラズマ中の電子により励起される。そして、励起された元素が安定な状態に戻るときに、そのエネルギ差に相当する波長の光を発する。分光器や光検出器などを含む図示しない測光部はこの元素特有の波長を持つ発光光を測定し、試料7bの含有元素に関する情報を収集する。   Further, the spark discharge forms a current path including a main capacitor (not shown) and the light-emitting stand 7, and the energy stored in the main capacitor moves between the discharge electrode 7a and the sample 7b (gap) to form plasma. To do. The evaporated element is excited by electrons in the plasma. When the excited element returns to a stable state, light having a wavelength corresponding to the energy difference is emitted. A photometric unit (not shown) including a spectroscope and a photodetector measures emitted light having a wavelength peculiar to this element, and collects information on the element contained in the sample 7b.

上記イグナイタ回路1では、例えば放電電極7aと試料7bとの間隔が大きすぎる等の理由により発光スタンド7で放電が生じなかった場合に、1次コンデンサ2に蓄えられていた全エネルギがイグニショントランス3の1次巻線3a及び2次巻線3bの巻線抵抗やスイッチング素子4のオン抵抗で消費される。そのため、発光スタンド7で放電が生じた場合に比べて、イグニショントランス3やスイッチング素子4の温度上昇が著しいという問題があった。また同様に、放電電極7aと試料7bとが接触していて発光スタンド7が短絡状態であった場合も、1次コンデンサ2に蓄えられていた全エネルギがイグニショントランス3の1次巻線3a及び2次巻線3bの巻線抵抗やスイッチング素子4のオン抵抗で消費されるため、イグニショントランス2やスイッチング素子4の温度上昇が著しいという問題があった。   In the igniter circuit 1, when no discharge is generated in the light emitting stand 7 due to, for example, the interval between the discharge electrode 7 a and the sample 7 b being too large, all the energy stored in the primary capacitor 2 is transferred to the ignition transformer 3. Are consumed by the winding resistance of the primary winding 3 a and the secondary winding 3 b and the on-resistance of the switching element 4. Therefore, there has been a problem that the temperature rise of the ignition transformer 3 and the switching element 4 is remarkably higher than when the discharge occurs in the light-emitting stand 7. Similarly, when the discharge electrode 7a and the sample 7b are in contact with each other and the light-emitting stand 7 is in a short-circuited state, the total energy stored in the primary capacitor 2 is the primary winding 3a of the ignition transformer 3 and Since it is consumed by the winding resistance of the secondary winding 3b and the on-resistance of the switching element 4, there is a problem that the temperature of the ignition transformer 2 and the switching element 4 is remarkably increased.

こうした発熱の問題を回避するため、従来はヒートシンクや冷却ファンなどを用いてイグニショントランス3やスイッチング素子4を冷却したり、或いは温度ヒューズ、感温スイッチ、サーミスタなどの保護素子を用いて、イグニショントランス3やスイッチング素子4の過熱を防止したりするといった手法が採用されていた。しかしながら、こうした手法はいずれもイグナイタ回路1の大型化や高コスト化をもたらす。また、イグニショントランス3やスイッチング素子4の温度上昇を抑えるために、放電繰り返し周波数を下げるという方法も考えられるものの、そうすると分析時間が長くなってしまうという問題がある。   In order to avoid such a problem of heat generation, conventionally, the ignition transformer 3 and the switching element 4 are cooled using a heat sink, a cooling fan, or the like, or a protection element such as a temperature fuse, a temperature sensitive switch, and a thermistor is used to ignite the ignition transformer. 3 and a method of preventing overheating of the switching element 4 has been adopted. However, all of these methods increase the size and cost of the igniter circuit 1. Moreover, in order to suppress the temperature rise of the ignition transformer 3 and the switching element 4, although the method of reducing a discharge repetition frequency is also considered, there exists a problem that analysis time will become long if it does so.

特許第4919104号公報Japanese Patent No. 4919104

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、放電開始操作を行ったにも拘わらず発光スタンドで放電が生じなかったり発光スタンドが短絡状態であったりした場合であっても、イグニショントランスやスイッチング素子の過熱を防止することができるイグナイタ回路を用いた発光分析装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is that no discharge occurs in the light-emitting stand even when the discharge start operation is performed, or the light-emitting stand is short-circuited. Even in such a case, it is an object to provide an emission analyzer using an igniter circuit capable of preventing overheating of an ignition transformer and a switching element.

上記課題を解決するために成された本発明の第1の態様による発光分析装置は、イグニショントランス、該イグニショントランスの1次巻線に接続された1次コンデンサ及びスイッチング素子、該スイッチング素子を駆動する駆動回路、並びに、前記イグニショントランスの2次巻線側にあり、該2次巻線の浮遊容量を少なくとも含む2次コンデンサ、を備えたイグナイタ回路と、該イグナイタ回路により放電が生起される放電電極、試料を含む発光スタンドと、を具備し、前記1次コンデンサが所定の電圧に充電された状態で前記スイッチング素子をオンし、前記イグニショントランスの1次巻線に前記1次コンデンサと前記2次コンデンサとの直列合成容量と前記イグニショントランスの漏れインダクタンスとによるLC共振電流を流すことで前記イグニショントランスの2次巻線とともに前記発光スタンドに高電圧を発生させて放電を生起する発光分析装置において、
前記駆動回路は、前記スイッチング素子をオンしたあと、前記イグニショントランスの1次巻線に流れる電流の極性が反転している期間中に前記スイッチング素子をオフするようなパルス状の駆動信号を該スイッチング素子に供給することを特徴としている。
An emission analysis apparatus according to a first aspect of the present invention, which has been made to solve the above-mentioned problems, includes an ignition transformer, a primary capacitor and a switching element connected to a primary winding of the ignition transformer, and driving the switching element. And an igniter circuit provided with a drive circuit, a secondary capacitor on the secondary winding side of the ignition transformer and including at least a stray capacitance of the secondary winding, and a discharge generated by the igniter circuit A light emitting stand including an electrode and a sample, the switching element is turned on in a state where the primary capacitor is charged to a predetermined voltage, and the primary capacitor and the 2 are connected to a primary winding of the ignition transformer. LC resonance current is caused to flow due to the combined capacitance in series with the secondary capacitor and the leakage inductance of the ignition transformer. In optical emission spectrometer to generate discharge by generating a high voltage to the emission stand with the secondary winding of the ignition transformer and,
After the switching element is turned on, the driving circuit switches a pulsed driving signal that turns off the switching element during a period in which the polarity of the current flowing in the primary winding of the ignition transformer is reversed. It is characterized by being supplied to the element.

この第1の態様による発光分析装置では、上記駆動回路がスイッチング素子をオンさせると、1次コンデンサと2次コンデンサとの並列合成容量とイグニショントランスの励磁インダクタンスによって形成されるLC共振回路における共振周波数を有する交流電流がイグニショントランスの1次巻線に流れる。即ち、イグニショントランスの1次巻線に流れる電流の向き、つまり極性は、共振周期の1/2毎に反転する。従来のイグナイタ回路では、スイッチング素子のオン状態が継続されるため、イグニショントランスの1次巻線には暫くの間、電流が流れ続ける。これに対し、本発明の第1の態様による発光分析装置において駆動回路は、共振周期の1/2が経過した時点以降、1周期までの間にスイッチング素子をオフする。これにより、上記LC共振回路における共振は共振周期の1周期分で終了する。その結果、イグニショントランスとスイッチング素子で生じる電力損失を低減することができる。   In the emission analyzer according to the first aspect, when the drive circuit turns on the switching element, the resonance frequency in the LC resonance circuit formed by the parallel combined capacitance of the primary capacitor and the secondary capacitor and the excitation inductance of the ignition transformer. An alternating current having a current flows through the primary winding of the ignition transformer. That is, the direction of the current flowing through the primary winding of the ignition transformer, that is, the polarity is inverted every 1/2 of the resonance period. In the conventional igniter circuit, since the switching element is kept on, current continues to flow through the primary winding of the ignition transformer for a while. On the other hand, in the emission spectrometer according to the first aspect of the present invention, the drive circuit turns off the switching element during one period after the half of the resonance period has elapsed. Thereby, the resonance in the LC resonance circuit is completed in one period of the resonance period. As a result, power loss caused by the ignition transformer and the switching element can be reduced.

上記課題を解決するために成された本発明の第2の態様による発光分析装置は、イグニショントランス、該イグニショントランスの1次巻線に接続された1次コンデンサ及びスイッチング素子、該スイッチング素子を駆動する駆動回路、並びに、前記イグニショントランスの2次巻線側にあり、該2次巻線の浮遊容量を少なくとも含む2次コンデンサ、を備えたイグナイタ回路と、該イグナイタ回路により放電が生起される放電電極、試料を含む発光スタンドと、を具備し、前記1次コンデンサが所定の電圧に充電された状態で前記スイッチング素子をオンし、前記イグニショントランスの1次巻線に前記1次コンデンサと前記2次コンデンサとの直列合成容量と前記イグニショントランスの漏れインダクタンスとによるLC共振電流を流すことで前記イグニショントランスの2次巻線とともに前記発光スタンドに高電圧を発生させて放電を生起する発光分析装置において、
前記イグニショントランスの1次巻線に並列に、共振によって該1次巻線に流れる電流が逆極性であるときにオンする方向のダイオードと抵抗とを直列接続したダンピング回路を備えることを特徴としている。
An emission analysis apparatus according to a second aspect of the present invention, which has been made to solve the above-described problems, includes an ignition transformer, a primary capacitor and a switching element connected to a primary winding of the ignition transformer, and driving the switching element. And an igniter circuit provided with a drive circuit, a secondary capacitor on the secondary winding side of the ignition transformer and including at least a stray capacitance of the secondary winding, and a discharge generated by the igniter circuit A light emitting stand including an electrode and a sample, the switching element is turned on in a state where the primary capacitor is charged to a predetermined voltage, and the primary capacitor and the 2 are connected to a primary winding of the ignition transformer. LC resonance current is caused to flow due to the combined capacitance in series with the secondary capacitor and the leakage inductance of the ignition transformer. In optical emission spectrometer to generate discharge by generating a high voltage to the emission stand with the secondary winding of the ignition transformer and,
A damping circuit is provided in parallel with the primary winding of the ignition transformer, in which a diode and a resistor are connected in series in a direction to turn on when the current flowing through the primary winding due to resonance has a reverse polarity. .

この第2の態様による発光分析装置では、上記駆動回路がスイッチング素子をオンさせると、上記LC共振回路における交流電流がイグニショントランスの1次巻線に流れるが、1次コンデンサの両端電圧の極性が負になるとダンピング回路のダイオードが導通する。そのため、ダンピング回路の抵抗に一部の電流が流れ、該抵抗において電力が消費されて1次巻線電流が減少する。それにより、イグニショントランスとスイッチング素子で生じる電力損失を低減することができる。   In the emission analyzer according to the second aspect, when the drive circuit turns on the switching element, the alternating current in the LC resonance circuit flows in the primary winding of the ignition transformer, but the polarity of the voltage across the primary capacitor is When negative, the diode of the damping circuit becomes conductive. For this reason, a part of the current flows through the resistance of the damping circuit, and power is consumed in the resistance to reduce the primary winding current. Thereby, the power loss which arises with an ignition transformer and a switching element can be reduced.

なお、上記第1の態様の構成と第2の態様の構成とは併用することができる。即ち、第1の態様による発光分析装置において、
前記イグニショントランスの1次巻線に並列に、共振によって該1次巻線に流れる電流が逆極性であるときにオンする方向のダイオードと抵抗とを直列接続したダンピング回路を備える構成としてもよい。
The configuration of the first aspect and the configuration of the second aspect can be used in combination. That is, in the emission spectrometer according to the first aspect,
A damping circuit may be provided in parallel with the primary winding of the ignition transformer, in which a diode and a resistor that are turned on in series when the current flowing through the primary winding due to resonance has a reverse polarity and a resistor are connected in series.

発光スタンドが短絡状態にある場合には、発光スタンドの浮遊容量を含む2次コンデンサが短絡されるため共振特性が変化し、発光スタンドが短絡していない場合に比べて、共振周期が長くなるとともに共振電流も大きくなる。上述したように、第1の態様による発光分析装置では、上記LC共振回路における共振を共振周期の1周期分で終わらせることができるが、発光スタンドが短絡していない場合に比べて、共振周期が長くなるとともに共振電流が大きくなると、その分だけ電力損失も大きくなる。これに対し、第2の態様のようにダンピング回路を用いることで、発光スタンドが短絡状態にある場合におけるイグニションコイルの1次巻線及び2次巻線に流れる電流を迅速に減衰させることができるので、より効果的にイグニショントランスとスイッチング素子で生じる電力損失を低減することができる。   When the light-emitting stand is in a short-circuited state, the secondary capacitor including the stray capacitance of the light-emitting stand is short-circuited, so that the resonance characteristics change, and the resonance period becomes longer than when the light-emitting stand is not short-circuited. The resonance current is also increased. As described above, in the emission analyzer according to the first aspect, the resonance in the LC resonance circuit can be terminated by one period of the resonance period, but the resonance period is smaller than that in the case where the light-emitting stand is not short-circuited. As the resonance current increases as the length increases, the power loss increases accordingly. On the other hand, by using the damping circuit as in the second aspect, the current flowing through the primary winding and the secondary winding of the ignition coil when the light-emitting stand is in a short-circuited state can be quickly attenuated. Therefore, the power loss generated in the ignition transformer and the switching element can be reduced more effectively.

なお、上述したようにダンピング回路を用いる場合、そのダンピング回路中の抵抗は、1次コンデンサとイグニショントランスの漏れインダクタンスとで形成されるLC共振回路が臨界制動となる抵抗値の1倍から4倍の範囲の抵抗値である構成とするとよい。
これにより、共振を適切に減衰させてイグニションコイルの1次巻線に流れる電流自体もできるだけ小さく抑えることができる。
When a damping circuit is used as described above, the resistance in the damping circuit is 1 to 4 times the resistance value at which the LC resonance circuit formed by the primary capacitor and the leakage inductance of the ignition transformer becomes critical braking. It is preferable that the resistance value be in the range.
Thereby, the resonance itself can be appropriately attenuated, and the current itself flowing through the primary winding of the ignition coil can be suppressed as small as possible.

本発明に係る第1及び第2の態様の発光分析装置によれば、いずれも、イグニショントランスとスイッチング素子とで生じる電力損失を従来に比べて低減することができる。それにより、電力損失によるイグニショントランスやスイッチング素子の温度上昇を抑えることができ、特に発光スタンドで放電が生じなかった場合や発光スタンドが短絡状態にある場合であっても、イグニショントランスやスイッチング素子の過熱を防止することができる。その結果、ヒートシンクや冷却ファンなどの冷却手段や、温度ヒューズ、感温スイッチ、サーミスタなどを用いた過熱保護手段が必要なくなり、イグナイタ回路を小型軽量化、低コスト化することができる。また、過熱を防止するために放電繰り返し周波数を下げる必要がないので、放電繰り返し周波数を高くして分析時間を短くすることができる。   According to the emission analyzers of the first and second aspects according to the present invention, it is possible to reduce the power loss caused by the ignition transformer and the switching element as compared with the conventional case. As a result, the temperature rise of the ignition transformer and the switching element due to power loss can be suppressed, and even if there is no discharge in the light emitting stand or the light emitting stand is in a short-circuited state, Overheating can be prevented. As a result, cooling means such as a heat sink and a cooling fan, and overheat protection means using a temperature fuse, a temperature sensitive switch, a thermistor, and the like are not required, and the igniter circuit can be reduced in size, weight, and cost. Moreover, since it is not necessary to lower the discharge repetition frequency in order to prevent overheating, the discharge repetition frequency can be increased to shorten the analysis time.

本発明の第1実施例である発光分析装置におけるイグナイタ回路の概略構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic block diagram of the igniter circuit in the emission spectrometer which is 1st Example of this invention. 第1実施例によるイグナイタ回路の動作波形を示す図。The figure which shows the operation | movement waveform of the igniter circuit by 1st Example. 発光スタンドが短絡した状態におけるイグナイタ回路の等価回路図。The equivalent circuit diagram of the igniter circuit in the state which the light emission stand short-circuited. 第1実施例のイグナイタ回路において発光スタンドが短絡した状態での動作波形を示す図。The figure which shows the operation | movement waveform in the state which the light emission stand short-circuited in the igniter circuit of 1st Example. 本発明の第2実施例である発光分析装置におけるイグナイタ回路の概略構成図。The schematic block diagram of the igniter circuit in the emission spectrometer which is 2nd Example of this invention. 第2実施例のイグナイタ回路においてダンピングダイオードが導通した状態での等価回路図。FIG. 6 is an equivalent circuit diagram in a state where a damping diode is turned on in the igniter circuit according to the second embodiment. 第2実施例のイグナイタ回路において発光スタンドが短絡した状態での動作波形を示す図。The figure which shows the operation | movement waveform in the state which the light emission stand short-circuited in the igniter circuit of 2nd Example. 第2実施例のイグナイタ回路において発光スタンドが短絡した状態でのダンピング抵抗とイグニショントランス及びダンピング回路のエネルギ損失との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the damping resistance in the state where the light emission stand was short-circuited in the igniter circuit of 2nd Example, and the energy loss of an ignition transformer and a damping circuit. 本実施例のイグナイタ回路及び従来のイグナイタ回路におけるイグニショントランスでのエネルギ損失のシミュレーション結果を示す図。The figure which shows the simulation result of the energy loss in the ignition transformer in the igniter circuit of a present Example, and the conventional igniter circuit. 従来のイグナイタ回路の概略構成図。The schematic block diagram of the conventional igniter circuit. 従来のイグナイタ回路においてスイッチング素子をオンした状態での等価回路図。The equivalent circuit diagram in the state which turned on the switching element in the conventional igniter circuit. 従来のイグナイタ回路における動作波形の一例を示す図。The figure which shows an example of the operation | movement waveform in the conventional igniter circuit. 図12に示した波形図の時間軸を拡大した図。The figure which expanded the time axis of the waveform diagram shown in FIG.

以下、本発明に係る発光分析装置の一実施例を添付図面を参照して説明する。
まず、図10に示した従来のイグナイタ回路1において、発光スタンド7で放電が起こらない場合のイグニショントランス3やスイッチング素子4での電力損失について考察する。
Hereinafter, an embodiment of an emission analyzer according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First, in the conventional igniter circuit 1 shown in FIG. 10, power loss in the ignition transformer 3 and the switching element 4 when no discharge occurs in the light-emitting stand 7 will be considered.

図11は、図10に示したイグナイタ回路1においてスイッチング素子4がオン状態であるときにイグニショントランス2をT型等価回路に置き換えた等価回路図である。図11において、C1は1次コンデンサ、C2は2次コンデンサ(1次換算)、L1は1次漏れインダクタンス、L2は2次漏れインダクタンス(1次換算)、L3は励磁インダクタンスである。1次コンデンサC1の初期電圧をVi、2次コンデンサの初期電圧を0とする。1次コンデンサC1と2次コンデンサ(1次換算)C2の直列合成容量をCs、1次コンデンサC1と2次コンデンサ(1次換算)C2の並列合成容量をCp、漏れインダクタンスをLs=L1+L2、励磁インダクタンスをLp=L1+L3とすると、1次コンデンサC1を流れる電流I1は、
1={C1/(C1+C2)}Vi・{C1/(C1+C2)}√(Cp/Lp)sinωpt+Vi√(Cs/Ls)sinωs
となる。また、2次コンデンサC2を流れる電流I2(1次換算)は、
2={C1/(C1+C2)}Vi・{C2/(C1+C2)}√(Cp/Lp)sinωpt+Vi√(Cs/Ls)sinωs
となる。ただし、
ωp=1/√(Lpp
ωs=1/√(Lss
である。また、1次コンデンサC1の両端間の電圧V1は、
1={C1/(C1+C2)}Vi・cosωpt+{C2/(C1+C2)}Vi・cosωs
となる。また、2次コンデンサC2の両端間の電圧(1次換算)V2は、
2={C1/(C1+C2)}Vi・cosωpt+{C1/(C1+C2)}Vi・cosωs
となる。
FIG. 11 is an equivalent circuit diagram in which the ignition transformer 2 is replaced with a T-type equivalent circuit when the switching element 4 is on in the igniter circuit 1 shown in FIG. In FIG. 11, C 1 is a primary capacitor, C 2 is a secondary capacitor (primary conversion), L 1 is a primary leakage inductance, L 2 is a secondary leakage inductance (primary conversion), and L 3 is an excitation inductance. is there. The initial voltage of the primary capacitor C 1 is Vi, and the initial voltage of the secondary capacitor is 0. Primary capacitor C 1 and the secondary capacitor (primary conversion) a series combined capacitance of C 2 Cs, primary capacitor C 1 and the secondary capacitor (primary equivalent) parallel combined capacitance of C 2 Cp, the leakage inductance L s = L 1 + L 2, when the exciting inductance and L p = L 1 + L 3 , the current I 1 flowing through the primary capacitor C 1 is
I 1 = {C 1 / ( C 1 + C 2)} Vi · {C 1 / (C 1 + C 2)} √ (C p / L p) sinω p t + Vi√ (C s / L s) sinω s t
It becomes. The current I 2 (primary conversion) flowing through the secondary capacitor C 2 is
I 2 = {C 1 / ( C 1 + C 2)} Vi · {C 2 / (C 1 + C 2)} √ (C p / L p) sinω p t + Vi√ (C s / L s) sinω s t
It becomes. However,
ω p = 1 / √ (L p C p )
ω s = 1 / √ (L s C s )
It is. Further, voltages V 1 across the primary capacitor C 1 is
V 1 = {C 1 / ( C 1 + C 2)} Vi · cosω p t + {C 2 / (C 1 + C 2)} Vi · cosω s t
It becomes. The voltage across the secondary capacitor C 2 (primary conversion) V 2 is
V 2 = {C 1 / ( C 1 + C 2)} Vi · cosω p t + {C 1 / (C 1 + C 2)} Vi · cosω s t
It becomes.

図12は、1次コンデンサ2の初期電圧をVi=300[V]、イグニショントランス3の巻き数比を1:40、1次コンデンサ2の容量をC1=160[nF]、2次コンデンサ6の容量をC2=100[pF]としたときに観測される、1次コンデンサ電圧V1、2次コンデンサ電圧V2及びイグニショントランスの1次巻線電流IL1をシミュレーションした結果を示す波形であり、図13は図12の時間軸を拡大した図である。
発光スタンド7で放電が生じるとその瞬間にLC共振は停止し、イグニショントランス3に流れる共振電流は0になる。一方、発光スタンド7で放電が生じない場合はLC共振による振動が継続し、スイッチング素子4がオンする直前に1次コンデンサ2に蓄えられていたエネルギは全て回路の抵抗成分(イグニショントランス3の1次巻線3a及び2次巻線3bの巻線抵抗やスイッチング素子4のオン抵抗)で消費される。そのため、このときのイグニショントランス3やスイッチング素子4の電力損失は発光スタンド7で放電が生じた場合と比べて格段に大きくなる。その結果、イグニショントランス3やスイッチング素子4の温度が過度に上昇してしまうという問題がある。
In FIG. 12, the initial voltage of the primary capacitor 2 is Vi = 300 [V], the turn ratio of the ignition transformer 3 is 1:40, and the capacitance of the primary capacitor 2 is C 1 = 160 [nF], the secondary capacitor 6 Is a waveform showing the result of simulating the primary capacitor voltage V 1 , the secondary capacitor voltage V 2, and the primary winding current I L1 of the ignition transformer, which is observed when the capacitance of the capacitor is C 2 = 100 [pF]. FIG. 13 is an enlarged view of the time axis of FIG.
When a discharge occurs in the light-emitting stand 7, LC resonance stops at that moment, and the resonance current flowing through the ignition transformer 3 becomes zero. On the other hand, when no discharge occurs in the light-emitting stand 7, the vibration due to the LC resonance continues, and all the energy stored in the primary capacitor 2 immediately before the switching element 4 is turned on is all the resistance component of the circuit (1 of the ignition transformer 3). The winding resistance of the secondary winding 3a and secondary winding 3b and the on-resistance of the switching element 4). For this reason, the power loss of the ignition transformer 3 and the switching element 4 at this time is significantly larger than that in the case where discharge occurs in the light-emitting stand 7. As a result, there is a problem that the temperatures of the ignition transformer 3 and the switching element 4 rise excessively.

図1は本発明の第1実施例である発光分析装置におけるイグナイタ回路10の概略構成図である。図10に示した従来のイグナイタ回路1における構成要素と同一の構成要素には同じ符号を付している。図1と図10とを比較すれば明らかであるように、基本的な構成要素は同一であり、第1実施例におけるイグナイタ回路10が従来の回路1と相違するのは、スイッチング素子4を駆動するスイッチング素子駆動部15である。即ち、従来のイグナイタ回路1におけるスイッチング素子駆動部5は、或る時点で電圧がステップ状に増加しそれを維持するステップ電圧である。これに対し、本実施例においてスイッチング素子駆動部15は、イグニショントランス3及びスイッチング素子4に共振電流が流れる時間をLC共振の最初の1周期期間のみとするように、スイッチング素子4をオンする時間を制限している。つまり、スイッチング素子4を駆動する駆動信号は、オン時間が所定時間であるパルス状信号である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an igniter circuit 10 in an emission analyzer according to a first embodiment of the present invention. The same components as those in the conventional igniter circuit 1 shown in FIG. As apparent from a comparison between FIG. 1 and FIG. 10, the basic components are the same, and the igniter circuit 10 in the first embodiment is different from the conventional circuit 1 in that the switching element 4 is driven. It is the switching element drive part 15 to do. That is, the switching element driving unit 5 in the conventional igniter circuit 1 is a step voltage in which the voltage increases in a step shape at a certain time and is maintained. On the other hand, in this embodiment, the switching element drive unit 15 turns on the switching element 4 so that the resonance current flows through the ignition transformer 3 and the switching element 4 only during the first one period of the LC resonance. Is limiting. That is, the drive signal for driving the switching element 4 is a pulse signal whose on-time is a predetermined time.

具体的には、スイッチング素子駆動部15がスイッチング素子4をオンすると、イグニショントランス3及びスイッチング素子4に共振電流が流れ始めるが、その共振周期の前半の1/2期間には正極性(1次コンデンサ1の初期電圧の極性に応じた極性)の電流が流れ、共振周期の後半の1/2期間には負極性の電流が流れる。図1において正極性の電流は1次巻線3aを上から下に流れる電流であり、負極性の電流は1次巻線3aを下から上に流れる電流である。スイッチング素子駆動部15はスイッチング素子4をオンしたあと、共振周期の後半の1/2期間中にスイッチング素子4をオフする。スイッチング素子4をオフした後も、共振電流はスイッチング素子4の内蔵ダイオード(ボディダイオードとも呼ばれる)を流れ続けるが、負極性の共振電流の極性が再び正極性になる瞬間、内蔵ダイオードがターンオフし共振電流は停止する。   Specifically, when the switching element driving unit 15 turns on the switching element 4, a resonance current starts to flow through the ignition transformer 3 and the switching element 4, but in the first half of the resonance period, the positive polarity (primary A current having a polarity corresponding to the polarity of the initial voltage of the capacitor 1 flows, and a negative current flows in a half period of the latter half of the resonance period. In FIG. 1, a positive current is a current that flows from the top to the bottom of the primary winding 3a, and a negative current is a current that flows from the bottom to the top of the primary winding 3a. After switching element 4 is turned on, switching element driver 15 turns switching element 4 off during the half period of the latter half of the resonance period. Even after the switching element 4 is turned off, the resonance current continues to flow through the built-in diode (also referred to as a body diode) of the switching element 4, but at the moment when the polarity of the negative resonance current becomes positive again, the built-in diode turns off and resonates. The current stops.

図2は、第1実施例のイグナイタ回路10において、1次コンデンサ2の初期電圧Vi=300[V]、イグニショントランス3の巻数比を1:40、1次コンデンサ2の容量をC1=160[nF]、2次コンデンサ6の容量をC2=100[pF]としたときに観測される、1次コンデンサ電圧V1、2次コンデンサ電圧V2及びイグニショントランスの1次巻線電流IL1をシミュレーションした結果を示す波形である。この例では、共振周期が1周期となる直前でスイッチング素子4をオフするようにしている。スイッチング素子4に正極性の電流が流れている期間に該スイッチング素子4をオフすると、イグニショントランス3の1次巻線3aに逆起電力が生じ、これによってスイッチング素子4に過大なサージ電圧が印加されて該素子が破損するおそれがある。これに対し、イグニショントランス3の1次巻線3aに流れる電流が負極性である期間にスイッチング素子4をオンからオフさせれば、スイッチング素子4に過大なサージ電圧が印加されることを防止することができる。
また、仮に発光スタンド7で放電が起こらなかった場合でも、イグニショントランス3の1次巻線3a及び2次巻線3b並びにスイッチング素子4に流れる共振電流は共振周期の最大1周期分であるので、イグニショントランス3の1次巻線3a及び2次巻線3b並びにスイッチング素子4で生じる電力損失は小さくて済み、発熱も抑えられる。
FIG. 2 shows the initial voltage Vi = 300 [V] of the primary capacitor 2 in the igniter circuit 10 of the first embodiment, the turns ratio of the ignition transformer 3 is 1:40, and the capacitance of the primary capacitor 2 is C 1 = 160. [nF] The primary capacitor voltage V 1 , the secondary capacitor voltage V 2, and the primary winding current I L1 of the ignition transformer observed when the capacitance of the secondary capacitor 6 is C 2 = 100 [pF] It is a waveform which shows the result of having simulated. In this example, the switching element 4 is turned off immediately before the resonance period becomes one period. If the switching element 4 is turned off while a positive current flows through the switching element 4, a back electromotive force is generated in the primary winding 3 a of the ignition transformer 3, thereby applying an excessive surge voltage to the switching element 4. The device may be damaged. On the other hand, if the switching element 4 is turned off from on during the period in which the current flowing through the primary winding 3a of the ignition transformer 3 is negative, an excessive surge voltage is prevented from being applied to the switching element 4. be able to.
Even if no discharge occurs in the light-emitting stand 7, the resonance current flowing through the primary winding 3a and secondary winding 3b of the ignition transformer 3 and the switching element 4 is a maximum of one resonance period. The power loss generated in the primary winding 3a and secondary winding 3b of the ignition transformer 3 and the switching element 4 can be small, and heat generation can be suppressed.

次に、発光スタンド7において放電電極7aと試料7bとが短絡している場合を考える。
図3は図11に示した等価回路の2次コンデンサC2を短絡し、励磁インダクタンスL3を省略した等価回路である。
図3において、1次コンデンサ電流I1は、
1=Vi√(C1/Ls)sinω0
となり、1次コンデンサ電圧V1は、
1≒Vicosω0
となる。ただし、
ω0=1/√(Ls1
である。
イグニショントランス3とスイッチング素子4とに流れる電流のピーク値及び共振周期は、発光スタンド7が短絡していない場合よりも大きくなり、√{(C1+C2)/C2}倍となる。
Next, consider a case where the discharge electrode 7a and the sample 7b are short-circuited in the light-emitting stand 7.
FIG. 3 is an equivalent circuit in which the secondary capacitor C 2 of the equivalent circuit shown in FIG. 11 is short-circuited and the excitation inductance L 3 is omitted.
In FIG. 3, the primary capacitor current I 1 is
I 1 = Vi√ (C 1 / L s ) sinω 0 t
The primary capacitor voltage V 1 is
V 1 ≒ Vicosω 0 t
It becomes. However,
ω 0 = 1 / √ (L s C 1 )
It is.
The peak value of the current flowing through the ignition transformer 3 and the switching element 4 and the resonance period are larger than when the light emitting stand 7 is not short-circuited, and becomes {square root} {(C 1 + C 2 ) / C 2 }.

図10に示した従来のイグナイタ回路1では、発光スタンド7が短絡していない場合と同様、1次コンデンサ2に蓄えられていたエネルギは全て回路の抵抗成分であるイグニショントランス3の1次巻線3a及び2次巻線3bの巻線抵抗やスイッチング素子4のオン抵抗で消費される。
これに対し、図1に示した第1実施例におけるイグナイタ回路10では、イグニショントランス3及びスイッチング素子4に共振電流が流れる時間がLC共振の最初の一周期のみとなり、イグニショントランス3の1次巻線3a及び2次巻線3bの巻線抵抗やスイッチング素子4で生じる電力損失は、発光スタンド7が短絡していない場合の[√{(C1+C2)/C2}]2×√{(C1+C2)/C2}倍、即ち、{(C1+C2)/C23/2倍で済む。
In the conventional igniter circuit 1 shown in FIG. 10, as in the case where the light-emitting stand 7 is not short-circuited, all the energy stored in the primary capacitor 2 is the primary winding of the ignition transformer 3 which is a resistance component of the circuit. 3a and the secondary winding 3b and the on-resistance of the switching element 4 are consumed.
On the other hand, in the igniter circuit 10 in the first embodiment shown in FIG. 1, the time during which the resonance current flows through the ignition transformer 3 and the switching element 4 is only the first cycle of the LC resonance, and the primary winding of the ignition transformer 3 The power loss caused by the winding resistance of the wire 3a and the secondary winding 3b and the switching element 4 is [√ {(C 1 + C 2 ) / C 2 }] 2 × √ { (C 1 + C 2 ) / C 2 } times, that is, {(C 1 + C 2 ) / C 2 } 3/2 times.

図4は、第1実施例のイグナイタ回路10において発光スタンド7が短絡状態にある場合の、1次コンデンサ2の初期電圧Vi=300[V]、イグニショントランス3の巻数比を1:40、1次コンデンサ2の容量をC1=160[nF]、2次コンデンサ6の容量をC2=100[pF]としたときに観測される、1次コンデンサ電圧V1、2次コンデンサ電圧V2及びイグニショントランスの1次巻線電流IL1をシミュレーションした結果を示す波形である。
このように、本実施例のイグナイタ回路10では、スイッチング素子4をオンする時間を制限することで、イグニショントランス3やスイッチング素子4で生じる電力損失を従来回路に比べて大幅に低減することができる。
ただし、上述したように、発光スタンド7が短絡していた場合には、短絡していない場合と比較すると、電力損失が{(C1+C2)/C23/2倍に増加する。そこで、この増加分を減らすために、次に説明する第2実施例の構成とすることができる。
FIG. 4 shows the initial voltage Vi = 300 [V] of the primary capacitor 2 and the turns ratio of the ignition transformer 3 of 1:40 when the light-emitting stand 7 is in a short-circuit state in the igniter circuit 10 of the first embodiment. The primary capacitor voltage V 1 , the secondary capacitor voltage V 2 observed when the capacitance of the secondary capacitor 2 is C 1 = 160 [nF], and the capacitance of the secondary capacitor 6 is C 2 = 100 [pF] It is a waveform which shows the result of having simulated the primary winding current IL1 of an ignition transformer.
As described above, in the igniter circuit 10 of this embodiment, by limiting the time for which the switching element 4 is turned on, the power loss generated in the ignition transformer 3 and the switching element 4 can be significantly reduced as compared with the conventional circuit. .
However, as described above, when the light-emitting stand 7 is short-circuited, the power loss increases by {(C 1 + C 2 ) / C 2 } 3/2 times as compared with the case where the light-emitting stand 7 is not short-circuited. In order to reduce this increase, the configuration of the second embodiment described below can be adopted.

図5は本発明の第2実施例によるイグナイタ回路20の概略構成図である。第2実施例のイグナイタ回路20は、第1実施例のイグナイタ回路10に対しダンピング回路8が追加されている。ダンピング回路8は、イグニショントランス3の1次巻線3aとスイッチング素子4との間にアノードが接続されたダイオード(ダンピングダイオード)8bと、該ダイオード8bのカソードとイグニショントランス3の1次巻線3aの他端との間に接続された抵抗8aとを含む。即ち、イグニショントランス3の1次巻線3aと並列にダンピング回路8が接続されている。スイッチング素子4がオンされてイグニショントランス3の1次巻線3aに共振電流が流れるとき、1次コンデンサ2の両端電圧が逆極性になるとダイオード8bがオンし、共振電流(負極性の共振電流)はダンピング回路8を流れる。それによって、イグニショントランス3の1次巻線3a及び2次巻線3bに流れる共振電流を迅速に収束させることができる。その結果、ダンピング回路8がない場合に比べて、イグニショントランス3で生じる電力損失を低減することができる。   FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an igniter circuit 20 according to a second embodiment of the present invention. In the igniter circuit 20 of the second embodiment, a damping circuit 8 is added to the igniter circuit 10 of the first embodiment. The damping circuit 8 includes a diode (damping diode) 8b having an anode connected between the primary winding 3a of the ignition transformer 3 and the switching element 4, a cathode of the diode 8b, and the primary winding 3a of the ignition transformer 3. And a resistor 8a connected to the other end. That is, the damping circuit 8 is connected in parallel with the primary winding 3 a of the ignition transformer 3. When the switching element 4 is turned on and a resonance current flows through the primary winding 3a of the ignition transformer 3, the diode 8b is turned on when the voltage across the primary capacitor 2 is reversed in polarity, and the resonance current (negative resonance current) Flows through the damping circuit 8. Thereby, the resonance current flowing through the primary winding 3a and the secondary winding 3b of the ignition transformer 3 can be quickly converged. As a result, the power loss generated in the ignition transformer 3 can be reduced as compared with the case where the damping circuit 8 is not provided.

図6は、図5に示す回路において1次コンデンサ2の両端電圧の極性が負となり、ダイオード8bが導通したときの状態における等価回路図である。なお、ダイオード8bは導通しているので短絡し、イグニショントランス3の励磁インダクタンスは、2次漏れインダクタンス(1次換算)よりも十分に大きいので省略してある。
図6に示した等価回路に流れる電流Ipは、抵抗R1、インダクタンスL1、L2、コンデンサC1の関係に依存する。即ち、電流の変化は、R1 2<Ls/4C1であるとき振動的(減衰振動)、R1 2=Ls/4C1であるとき臨界制動、R1 2>Ls/4C1であるとき対数的(過制動)となる。
FIG. 6 is an equivalent circuit diagram in a state where the polarity of the voltage across the primary capacitor 2 becomes negative and the diode 8b becomes conductive in the circuit shown in FIG. Since the diode 8b is conductive, it is short-circuited, and the excitation inductance of the ignition transformer 3 is omitted because it is sufficiently larger than the secondary leakage inductance (primary conversion).
The current I p flowing through the equivalent circuit shown in FIG. 6 depends on the relationship among the resistor R 1 , the inductances L 1 and L 2 , and the capacitor C 1 . That is, the change in current is oscillatory (damped vibration) when R 1 2 <L s / 4C 1 , critical braking when R 1 2 = L s / 4C 1 , R 1 2 > L s / 4C 1 Is logarithmic (overbraking).

図7は、第2実施例のイグナイタ回路20において、1次コンデンサ2の初期電圧Vi=300[V]、イグニショントランス3の巻数比を1:40、1次コンデンサ2の容量をC1=160[nF]、2次コンデンサ6の容量をC2=100[pF]としたときに観測される、1次コンデンサ電圧V1、2次コンデンサ電圧V2及びイグニショントランスの1次巻線電流IL1をシミュレーションした結果を示す波形である。図示するように、臨界制動では、減衰制動とは異なり逆方向の1次巻線電流は流れず、しかも過制動とは異なり1次巻線電流は速やかに0に収束している。
図8は、ダンピング回路8中の抵抗8aの抵抗値に対するイグニショントランス(の巻線抵抗)3とダンピング回路8とで発生するエネルギ損失をシミュレーション計算した結果の一例である。この例では、臨界制動となるダンピング抵抗の抵抗値(4.6Ω)に対し、イグニショントランス3で生じるエネルギ損失が最小となるダンピング抵抗の抵抗値は約9Ωであった。このとき、イグニショントランス3で生じるエネルギ損失は、ダンピング回路が無い場合よりも約40%低くなっている。
このように、ダンピング回路8を設けることによって、発光スタンド7が短絡していた場合におけるイグニショントランス3の巻線抵抗で生じるエネルギ損失を低減することができる。なお、ダンピング抵抗の抵抗値は、臨界制動となるR1 2=Ls/4C1とするのが好ましいが、実用的には、この値からその4倍の範囲に設定すれば十分な効果が見込める。
FIG. 7 shows that in the igniter circuit 20 of the second embodiment, the initial voltage Vi of the primary capacitor 2 is 300 [V], the turns ratio of the ignition transformer 3 is 1:40, and the capacitance of the primary capacitor 2 is C 1 = 160. [nF] The primary capacitor voltage V 1 , the secondary capacitor voltage V 2, and the primary winding current I L1 of the ignition transformer observed when the capacitance of the secondary capacitor 6 is C 2 = 100 [pF] It is a waveform which shows the result of having simulated. As shown in the figure, in the critical braking, the primary winding current in the reverse direction does not flow unlike the damping braking, and the primary winding current quickly converges to 0 unlike the overbraking.
FIG. 8 shows an example of a result of simulation calculation of energy loss generated in the ignition transformer (winding resistance) 3 and the damping circuit 8 with respect to the resistance value of the resistor 8 a in the damping circuit 8. In this example, the resistance value of the damping resistor that minimizes the energy loss generated in the ignition transformer 3 is about 9Ω with respect to the resistance value (4.6Ω) of the damping resistor that becomes critical braking. At this time, the energy loss generated in the ignition transformer 3 is about 40% lower than that without the damping circuit.
Thus, by providing the damping circuit 8, energy loss caused by the winding resistance of the ignition transformer 3 when the light emitting stand 7 is short-circuited can be reduced. The resistance value of the damping resistor is preferably R 1 2 = L s / 4C 1 which is critical braking, but practically, a sufficient effect can be obtained by setting the resistance value to a range four times that value. I can expect.

図9は、図10に示した従来のイグナイタ回路、図1に示した第1実施例におけるイグナイタ回路10、及び図5に示した第2実施例におけるイグナイタ回路20それぞれについて、イグニショントランスのエネルギ損失(電力損失)を計算した結果の一例である。この図から明らかなように、本発明の第1及び第2実施例におけるイグナイタ回路によれば、従来のイグナイタ回路に比べて、発光スタンドで放電が生じなかった場合や発光スタンドが短絡していた場合におけるイグニショントランスやスイッチング素子で生じる電力損失を低減することができる。また、特に第2実施例におけるイグナイタ回路によれば、発光スタンドが短絡していた場合におけるイグニショントランスやスイッチング素子で生じる電力損失を、第1実施例におけるイグナイタ回路のそれの約1/2程度に低減することができる。   9 shows the energy loss of the ignition transformer for the conventional igniter circuit shown in FIG. 10, the igniter circuit 10 in the first embodiment shown in FIG. 1, and the igniter circuit 20 in the second embodiment shown in FIG. It is an example of the result of having calculated (power loss). As is clear from this figure, according to the igniter circuits in the first and second embodiments of the present invention, compared with the conventional igniter circuit, when no discharge occurred in the light emitting stand or the light emitting stand was short-circuited. In this case, power loss caused by the ignition transformer or the switching element can be reduced. In particular, according to the igniter circuit in the second embodiment, the power loss caused by the ignition transformer and the switching element when the light-emitting stand is short-circuited is about ½ that of the igniter circuit in the first embodiment. Can be reduced.

こうしたことから、本発明に係る第1、第2実施例の発光分析装置では、ヒートシンクや冷却ファンなどを用いてイグニショントランスやスイッチング素子を冷却したり、或いは、温度ヒューズ、感温スイッチ、サーミスタなどを用いてイグニショントランスやスイッチング素子の過熱を防止したりする必要がなくなり、イグナイタ回路を小型軽量化することができるとともに低コスト化することができる。また、過熱を回避するために放電繰り返し周波数を敢えて下げる必要もないので、放電繰り返し周波数を高くし、分析時間を短くすることができる。   Therefore, in the emission analyzers of the first and second embodiments according to the present invention, the ignition transformer and the switching element are cooled using a heat sink, a cooling fan, etc., or a thermal fuse, a temperature sensitive switch, a thermistor, etc. Thus, it is not necessary to prevent overheating of the ignition transformer and the switching element, and the igniter circuit can be reduced in size and weight, and the cost can be reduced. Moreover, since it is not necessary to deliberately lower the discharge repetition frequency in order to avoid overheating, the discharge repetition frequency can be increased and the analysis time can be shortened.

なお、上記実施例は本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、追加、修正を行っても本願請求の範囲に包含されることは明らかである。   It should be noted that the above embodiment is an example of the present invention, and it is obvious that any modification, addition, or modification within the scope of the present invention is included in the scope of the claims of the present application.

10、20…イグナイタ回路
2…1次コンデンサ
3…イグニショントランス
3a…1次巻線
3b…2次巻線
4…スイッチング素子
6…2次コンデンサ
7…発光スタンド
7a…放電電極
7b…試料
8…ダンピング回路
8a…抵抗
8b…ダイオード
15…スイッチング素子駆動部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 20 ... Igniter circuit 2 ... Primary capacitor 3 ... Ignition transformer 3a ... Primary winding 3b ... Secondary winding 4 ... Switching element 6 ... Secondary capacitor 7 ... Light emitting stand 7a ... Discharge electrode 7b ... Sample 8 ... Damping Circuit 8a ... resistor 8b ... diode 15 ... switching element driver

Claims (4)

イグニショントランス、該イグニショントランスの1次巻線に接続された1次コンデンサ及びスイッチング素子、該スイッチング素子を駆動する駆動回路、並びに、前記イグニショントランスの2次巻線側にあり、該2次巻線の浮遊容量を少なくとも含む2次コンデンサ、を備えたイグナイタ回路と、該イグナイタ回路により放電が生起される放電電極、試料を含む発光スタンドと、を具備し、前記1次コンデンサが所定の電圧に充電された状態で前記スイッチング素子をオンし、前記イグニショントランスの1次巻線に前記1次コンデンサと前記2次コンデンサとの直列合成容量と前記イグニショントランスの漏れインダクタンスとによるLC共振電流を流すことで前記イグニショントランスの2次巻線とともに前記発光スタンドに高電圧を発生させて放電を生起する発光分析装置において、
前記駆動回路は、前記スイッチング素子をオンしたあと、前記イグニショントランスの1次巻線に流れる電流の極性が反転している期間中に前記スイッチング素子をオフするようなパルス状の駆動信号を該スイッチング素子に供給することを特徴とする発光分析装置。
An ignition transformer, a primary capacitor and a switching element connected to a primary winding of the ignition transformer, a drive circuit for driving the switching element, and a secondary winding side of the ignition transformer, the secondary winding An igniter circuit comprising at least a secondary capacitor including at least a stray capacitance, a discharge electrode for generating discharge by the igniter circuit, and a light emitting stand including a sample, wherein the primary capacitor is charged to a predetermined voltage. In this state, the switching element is turned on, and an LC resonance current due to a series combined capacity of the primary capacitor and the secondary capacitor and a leakage inductance of the ignition transformer is passed through the primary winding of the ignition transformer. High voltage on the light-emitting stand along with the secondary winding of the ignition transformer In optical emission spectrometer to generate discharge is generated,
After the switching element is turned on, the driving circuit switches a pulsed driving signal that turns off the switching element during a period in which the polarity of the current flowing in the primary winding of the ignition transformer is reversed. An emission analyzer characterized by being supplied to an element.
イグニショントランス、該イグニショントランスの1次巻線に接続された1次コンデンサ及びスイッチング素子、該スイッチング素子を駆動する駆動回路、並びに、前記イグニショントランスの2次巻線側にあり、該2次巻線の浮遊容量を少なくとも含む2次コンデンサ、を備えたイグナイタ回路と、該イグナイタ回路により放電が生起される放電電極、試料を含む発光スタンドと、を具備し、前記1次コンデンサが所定の電圧に充電された状態で前記スイッチング素子をオンし、前記イグニショントランスの1次巻線に前記1次コンデンサと前記2次コンデンサとの直列合成容量と前記イグニショントランスの漏れインダクタンスとによるLC共振電流を流すことで前記イグニショントランスの2次巻線とともに前記発光スタンドに高電圧を発生させて放電を生起する発光分析装置において、
前記イグニショントランスの1次巻線に並列に、共振によって該1次巻線に流れる電流が逆極性であるときにオンする方向のダイオードと抵抗とを直列接続したダンピング回路を備えることを特徴とする発光分析装置。
An ignition transformer, a primary capacitor and a switching element connected to a primary winding of the ignition transformer, a drive circuit for driving the switching element, and a secondary winding side of the ignition transformer, the secondary winding An igniter circuit comprising at least a secondary capacitor including at least a stray capacitance, a discharge electrode for generating discharge by the igniter circuit, and a light emitting stand including a sample, wherein the primary capacitor is charged to a predetermined voltage. In this state, the switching element is turned on, and an LC resonance current due to a series combined capacity of the primary capacitor and the secondary capacitor and a leakage inductance of the ignition transformer is passed through the primary winding of the ignition transformer. High voltage on the light-emitting stand along with the secondary winding of the ignition transformer In optical emission spectrometer to generate discharge is generated,
A damping circuit is provided in parallel with the primary winding of the ignition transformer, in which a diode and a resistor are connected in series when the current flowing through the primary winding due to resonance has a reverse polarity and a resistor. Luminescence analyzer.
請求項1に記載の発光分析装置であって、
前記イグニショントランスの1次巻線に並列に、共振によって該1次巻線に流れる電流が逆極性であるときにオンする方向のダイオードと抵抗とを直列接続したダンピング回路を備えることを特徴とする発光分析装置。
The emission analyzer according to claim 1,
A damping circuit is provided in parallel with the primary winding of the ignition transformer, in which a diode and a resistor are connected in series when the current flowing through the primary winding due to resonance has a reverse polarity and a resistor. Luminescence analyzer.
請求項2又は3に記載の発光分析装置であって、
前記ダンピング回路中の抵抗は、前記1次コンデンサと前記イグニショントランスの漏れインダクタンスとで形成されるLC共振回路が臨界制動となる抵抗値の1倍から4倍の範囲の抵抗値であることを特徴とする発光分析装置。
The emission analyzer according to claim 2 or 3,
The resistance in the damping circuit has a resistance value in the range of 1 to 4 times the resistance value at which the LC resonance circuit formed by the primary capacitor and the leakage inductance of the ignition transformer becomes critical braking. Emission analyzer.
JP2013237069A 2013-11-15 2013-11-15 Luminescence analyzer Active JP6079574B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013237069A JP6079574B2 (en) 2013-11-15 2013-11-15 Luminescence analyzer
CN201410563194.6A CN104659654B (en) 2013-11-15 2014-10-21 Apparatus for analyzing luminosity

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013237069A JP6079574B2 (en) 2013-11-15 2013-11-15 Luminescence analyzer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015096838A JP2015096838A (en) 2015-05-21
JP6079574B2 true JP6079574B2 (en) 2017-02-15

Family

ID=53250487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013237069A Active JP6079574B2 (en) 2013-11-15 2013-11-15 Luminescence analyzer

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6079574B2 (en)
CN (1) CN104659654B (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6726865B2 (en) * 2015-06-05 2020-07-22 パナソニックIpマネジメント株式会社 Plasma generator
CN106571582A (en) * 2016-10-20 2017-04-19 中国电力科学研究院 Sphere gap spark switch triggering device, sphere gap spark switch, and control method
GB2564666B (en) * 2017-07-18 2022-03-30 Owlstone Inc Waveform generator, system and method

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51120283A (en) * 1975-04-12 1976-10-21 Nippon Jiyaareru H Kk Discharge type light emission unit
US6462962B1 (en) * 2000-09-08 2002-10-08 Slobodan Cuk Lossless switching DC-to-DC converter
JP2004303449A (en) * 2003-03-28 2004-10-28 Sharp Corp Ion generating device
JP4453599B2 (en) * 2005-04-19 2010-04-21 株式会社島津製作所 Luminescence analyzer
WO2008072318A1 (en) * 2006-12-13 2008-06-19 Shimadzu Corporation Emission analyzer
WO2011048696A1 (en) * 2009-10-23 2011-04-28 株式会社島津製作所 Pulse voltage generating circuit, discharge circuit, and emission analyzer using the circuits
JP2013073861A (en) * 2011-09-29 2013-04-22 Sharp Corp Ion generating device

Also Published As

Publication number Publication date
CN104659654A (en) 2015-05-27
CN104659654B (en) 2017-07-07
JP2015096838A (en) 2015-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8179657B2 (en) Emission analyzer
JP6079574B2 (en) Luminescence analyzer
TW595269B (en) The power source for the flash discharge lamp and the control method thereof
JP6516062B2 (en) DC high voltage power supply
JP2007095928A (en) Luminescent circuit for solar simulator
EP2957151A1 (en) A driver circuit for a flash tube
JP4453599B2 (en) Luminescence analyzer
US7778007B2 (en) Optical emission analysis apparatus
JP5472310B2 (en) Pulse voltage generation circuit, discharge circuit, and emission analyzer using the same
JP4919104B2 (en) Luminescence analyzer
JP4577329B2 (en) Discharge lamp equipment
US7643267B2 (en) Optical emission spectrometry device
US9585234B2 (en) Lighting device and illuminating device
JP4883182B2 (en) Luminescence analyzer
JP2012050160A (en) Switching power supply device for led drive and led lighting device using the same
JP3870582B2 (en) Luminescence analyzer
KR101117178B1 (en) Charging device for a flash lamp
KR200394680Y1 (en) charging circuit for lighting of flash lamp
JP2016154414A (en) Power source unit, lighting device and head lamp unit for vehicle
KR100662213B1 (en) charging circuit for lighting of flash lamp
JP5795233B2 (en) Discharge lamp lighting device
JP5456389B2 (en) Flash lamp lighting device
JP2008090022A (en) Flash device
CN102802331A (en) Xenon lamp drive unit, method for driving xenon lamp, and artificial solar light irradiation unit
WO2015170477A1 (en) Lighting device and imaging device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160128

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161220

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170102

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6079574

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151