CN109690309A - 气相色谱仪 - Google Patents

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Abstract

主基板(20)的主控制部(201)与各流量控制基板(21)的副控制部(214)之间进行串行通信。而且，通过各副控制部(214)的控制，在流量控制电路(213)中控制载气的流量。因此，能够将由主控制部(201)进行的处理设为仅进行与各副控制部(214)之间的串行通信的处理。其结果，能够减少由主控制部(201)进行的处理，能够在增加了流量控制基板(21)的数量的情况下抑制主控制部(201)的处理超出处理能力的情况。另外，能够拉长主控制部(201)与各副控制部(214)之间的信号线(40)。因此，能够拉长主基板(20)与各流量控制基板(21)之间的距离。

Description

气相色谱仪
技术领域
本发明涉及一种具备主基板和连接于该主基板的多个流量控制基板的气相色谱仪。
背景技术
在气相色谱仪中，从试样导入部向柱内供给载气和试样气体，在载气从该柱内通过的过程中试样成分被分离，分离出的试样成分在检测器中被检测。在气相色谱仪中控制了载气的流量，来流通固定量的载气(例如，参照下述专利文献1)。
作为这种气相色谱仪，已知一种具备多个试样导入部、柱以及检测器等结构的气相色谱仪。在该气相色谱仪中分别控制向各柱内导入的载气的流量。
图5是示出以往的气相色谱仪100的主基板110、流量控制基板120以及这些基板的外围部件的电气结构的框图。
气相色谱仪100具备主基板110和两个流量控制基板120。
主基板110具有控制部111。控制部111例如是包括CPU(Central ProcessingUnit：中央处理单元)的结构。
各流量控制基板120具有流量检测电路121、压力检测电路122以及流量控制电路123。在气相色谱仪100中，在用于向各柱内导入载气的各个流路(气体供给流路)中设置有流量传感器124、压力传感器125以及全流量阀126。在气相色谱仪100的各分流流路中设置有分流阀127。在气相色谱仪100的各吹扫流路中设置有吹扫阀128。
当在气相色谱仪100中开始进行分析动作时，基于各流量传感器124和各压力传感器125的检测结果，从各流量检测电路121和各压力检测电路122向主基板110的控制部111输入检测信号。主基板110的控制部111基于该检测信号来利用各流量控制基板120的流量控制电路123控制各阀(全流量阀126、分流阀127以及吹扫阀128)的动作。由此，控制在气相色谱仪100内流动的载气的流量。
专利文献1：日本特开2016-57148号公报
发明内容
发明要解决的问题
在上述以往的气相色谱仪100中，能够安装的流量控制基板120的数量有限制。具体地说，气相色谱仪100是控制部111直接控制载气的流量的结构，因此流量控制基板120的数量越增加，控制部111的处理负荷越大。另一方面，控制部111也进行气相色谱仪100中的其它控制。因此，如果设为安装规定数量以上的流量控制基板120的结构，则控制部111的处理超出了处理能力。特别是在流量控制基板120是AFC(Advanced Flow Controller：高级流量控制器)的基板的情况下，控制部111所进行的处理变得复杂，因此只能安装两个流量控制基板120。
另外，用于从控制部111向各流量控制电路123发送控制信号的信号线130的控制信号是用于并行地控制多个阀的信号，因此也存在信号线无法长到固定长度以上这样的缺陷。因此，无法将主基板110与各流量控制基板120之间的距离扩大至固定距离以上。
本发明是鉴于上述实际情况而完成的，其目的在于提供一种能够增加可安装的流量控制基板的数量的气相色谱仪。另外，本发明的目的在于提供一种能够拉长主基板与各流量控制基板之间的距离的气相色谱仪。
用于解决问题的方案
(1)本发明所涉及的气相色谱仪是具备主基板和连接于该主基板的多个流量控制基板的气相色谱仪。所述主基板具有主控制部。所述多个流量控制基板各自具有：副控制部，其与所述主控制部之间进行串行通信；检测电路，其至少检测载气的压力或流量；以及流量控制电路，其基于来自所述检测电路的检测信号来控制载气的流量。
根据这种结构，在主基板的主控制部与各流量控制基板的副控制部之间进行串行通信。而且，通过各流量控制基板的副控制部的控制来在流量控制电路中控制载气的流量。
因此，能够将由主基板的主控制部进行的处理设为仅进行与各流量控制基板的副控制部之间的串行通信的处理。而且，能够减少由主控制部进行的处理。
其结果，能够在增加了流量控制基板的数量的情况下抑制主控制部的处理超出处理能力的情况。即，能够在气相色谱仪中增加可安装的流量控制基板的数量。
另外，在主控制部与各副控制部之间进行串行通信，因此能够拉长主控制部与各副控制部之间的信号线。
因此，能够拉长主基板与各流量控制基板之间的距离。
(2)另外，所述主控制部也可以通过串行通信来向所述副控制部发送所述流量控制电路控制载气的流量时的控制目标值。
根据这种结构，能够将主控制部的处理设为仅进行通过串行通信向各副控制部发送控制目标值的简单的处理。
(3)另外，所述主控制部也可以通过串行通信以规定的周期向所述多个流量控制基板的各副控制部依次发送所述控制目标值。
根据这种结构，能够从主控制部向各副控制部流畅地发送控制目标值。另外，能够缩短各副控制部的控制周期。
(4)另外，所述副控制部也可以在没有接收到所述控制目标值的情况下利用所述流量控制电路使载气停止。
根据这种结构，能够防止在主控制部中发生故障的情况下持续流通载气。
(5)另外，所述主控制部也可以包括电源供给控制部。所述电源供给控制部控制对所述多个流量控制基板中的各个流量控制基板进行的电源供给。
根据这种结构，能够通过利用电源供给控制部控制为停止对各流量控制基板进行电源供给，来使载气可靠地停止。
(6)所述主控制部也可以包括控制值接收部。所述控制值接收部从所述多个流量控制基板的各副控制部接收控制值。所述电源供给控制部也可以停止对所述多个流量控制基板中的所述控制值接收部没有接收到控制值的流量控制基板进行电源供给。
根据这种结构，能够利用电源供给控制部可靠地停止对发生了故障的流量控制基板进行电源供给。
发明的效果
根据本发明，能够将由主基板的主控制部进行的处理设为仅进行与各流量控制基板的副控制部之间的串行通信的处理。而且，能够减少由主控制部进行的处理。其结果，能够在增加了流量控制基板的数量的情况下抑制主控制部的处理超出处理能力的情况。即，能够在气相色谱仪中增加可安装的流量控制基板的数量。另外，在主控制部与各副控制部之间进行串行通信，因此能够拉长主控制部与各副控制部之间的信号线。因此，能够拉长主基板与各流量控制基板之间的距离。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的气相色谱仪的结构的概要图。
图2是示出图1的气相色谱仪的主基板、流量控制基板以及这些基板的外围部件的电气结构的框图。
图3是示出主控制部的控制动作的流程图。
图4是示出副控制部的控制动作的流程图。
图5是示出以往的气相色谱仪的主基板、流量控制基板以及这些基板的外围部件的电气结构的框图。
具体实施方式
1.气相色谱仪的整体结构
图1是示出本发明的一个实施方式所涉及的气相色谱仪的结构的概要图。
气相色谱仪1用于通过将试样与载气一起导入到多个柱2中的各个柱2来进行在各柱2中分离出的试样成分的分析。气相色谱仪1除了具备柱2以外，还具备柱温箱3、贮存部4、试样导入部5以及检测器6。在气相色谱仪1中，分别设置有多个除柱温箱3以外的结构(柱2、贮存部4、试样导入部5以及检测器6)。
柱2例如由毛细管柱构成，被收容在柱温箱3内。即，在气相色谱仪1中，多个柱2被收容在同一个柱温箱3内。
在贮存部4中贮存有在气相色谱仪1内使用的载气。
试样导入部5用于向柱2内导入载气和试样气体，在其内部形成有试样气化室(未图示)。气体供给流路、分流流路以及吹扫流路(未图示)连通于试样气化室。气体供给流路是用于向气化室内供给载气的流路。分流流路是用于在利用分流导入法向柱2内导入载气和试样气体时将试样气化室内的气体(载气和试样气体的混合气体)的一部分以规定的分流比排出到外部的流路。吹扫流路是用于将从隔垫等产生的不期望的成分排出到外部的流路。
检测器6例如由氢火焰离子化型检测器(FID)、热传导率型检测器(TCD)、电子捕获型检测器(ECD)或火焰光度检测器(FPD)等构成。检测器6依次检测从柱2导入的载气中含有的各试样成分。
在该气相色谱仪1中分析试样时，作为分析对象的试样被注入到试样导入部5。试样在试样气化室中被气化。另外，从贮存部4向试样导入部5的试样气化室内供给载气。
在试样气化室内被气化后的试样与载气一起被导入到柱2内。试样中含有的各试样成分在通过柱2内的过程中被分离，并依次被导入到检测器6。
然后，在检测器6中依次检测从柱2导入的载气中含有的各试样成分。
在气相色谱仪1中具备多个除柱温箱3以外的结构(柱2、贮存部4、试样导入部5以及检测器6)。因此，在气相色谱仪1中形成多个从上述贮存部4去向检测器6的载气的流路。在气相色谱仪1中，如后述那样，分别控制这些载气的流量。
2.主基板、流量控制基板以及外围部件的电气结构
图2是示出气相色谱仪1的主基板20、流量控制基板21以及这些基板的外围部件的电气结构的框图。
气相色谱仪1具备主基板20和多个流量控制基板21。另外，气相色谱仪1以与各流量控制基板21对应的方式分别具备多个流量传感器31、多个压力传感器32、多个全流量阀33、多个分流阀34以及多个吹扫阀35。
各流量传感器31、各压力传感器32以及各全流量阀33设置于气相色谱仪1的各气体供给流路。各分流阀34设置于气相色谱仪1的各分流流路。各吹扫阀35设置于气相色谱仪1的各吹扫流路。
流量控制基板21例如是AFC(Advanced Flow Controller：高级流量控制器)的基板。各流量控制基板21具有流量检测电路211、压力检测电路212、流量控制电路213以及副控制部214。
流量检测电路211基于流量传感器31的检测结果来检测在气相色谱仪1内流动的载气的流量。
压力检测电路212基于压力传感器32的检测结果来检测在气相色谱仪1内流动的载气的压力。此外，压力传感器32被安装于压力检测电路212。流量检测电路211和压力检测电路212是检测电路的一例。
流量控制电路213基于来自副控制部214的控制信号来控制全流量阀33、分流阀34以及吹扫阀35各自的动作，由此控制载气的流量。副控制部214例如将PWM(Pulse WidthModulation：脉冲宽度调制)信号作为控制信号供给到流量控制电路213，流量控制电路213以基于该PWM信号的占空比控制载气的流量。
副控制部214例如是包括CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)的结构。
主基板20具有主控制部201。
主控制部201是包括CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)的结构。主控制部201与副控制部214之间经由信号线40进行串行通信。主控制部201通过由CPU执行程序来作为目标值发送部202、控制值接收部203以及电源供给控制部204等发挥功能。
目标值发送部202通过串行通信向各流量控制基板21的副控制部214发送控制载气的流量时的控制目标值。控制目标值例如是载气的流量的设定值。
控制值接收部203接收从各副控制部214发送的控制值。控制值既可以是与针对流量控制电路213的控制信号有关的值(例如，占空比)，也可以是流量控制电路213的控制的结果、从流量传感器31或压力传感器32输出的设定值。
电源供给控制部204控制对多个流量控制基板21进行的电源供给。具体地说，电源供给控制部204基于由控制值接收部203接收的来自副控制部214的信号来进行停止对规定的流量控制基板21进行电源供给的控制。
3.各控制部的控制动作
(1)主控制部的控制动作
图3是示出主控制部201的控制动作的流程图。
当在气相色谱仪1中开始载气的控制时，主基板20的主控制部201通过串行通信向各流量控制基板21的副控制部214发送用于控制载气的流量的控制目标值。具体地说，目标值发送部202如果经过固定时间(在步骤S101中为“是”)，则通过串行通信向多个流量控制基板21中的规定的流量控制基板21的副控制部214发送控制目标值(在步骤S102)。
此外，该控制目标值既可以预先存储于未图示的存储部，也可以由用户设定。
而且，详细内容后文叙述，但当在被发送了控制目标值的流量控制基板21中控制载气的流量时，从该流量控制基板21的副控制部214向主控制部201(控制值接收部203)发送实际的控制值。此时，如果流量控制基板21正常地动作(如果在流量控制基板21中没有发生故障)，则控制值接收部203接收到来自该流量控制基板21的副控制部214的控制值(在步骤S103中为“是”)。
然后，如果经过固定时间，则对下一个流量控制基板21的副控制部214进行上述的控制动作。即，如果以在气相色谱仪1中持续进行载气的控制的状态(在步骤S104中为“否”)再经过固定时间(在步骤S101中为“是”)，则目标值发送部202通过串行通信向下一个流量控制基板21的副控制部214发送控制目标值(步骤S102)。之后，当如上述那样在被发送了控制目标值的流量控制基板21中控制载气的流量时，从该流量控制基板21的副控制部214向控制值接收部203发送实际的控制值(在步骤S103中为“是”)。
这样，目标值发送部202通过串行通信以规定的周期向各副控制部214依次发送控制目标值。
另外，在流量控制基板21中发生了故障的情况下，不会从该流量控制基板21的副控制部214发送控制值。即，即使从目标值发送部202发送控制目标值，控制值接收部203也没有接收到来自该流量控制基板21的副控制部214的控制值(在步骤S103中为“否”)。
在该情况下，电源供给控制部204停止对控制值接收部203没有接收到控制值的流量控制基板21进行电源供给(步骤S105)。
之后，重复进行上述的步骤S101～步骤104的动作。即，通过串行通信以规定的周期从目标值发送部202向各副控制部214依次发送控制目标值。而且，当在气相色谱仪1中载气的控制结束时(在步骤S104中为“是”)，主控制部201的控制动作结束。
(2)副控制部的控制动作
图4是示出副控制部214的控制动作的流程图。
在气相色谱仪1的各流量控制基板21中，副控制部214进行如下控制。
副控制部214在直到经过固定时间为止的期间内接收到来自主控制部201的控制目标值的情况下(在步骤S201中为“是”)，基于来自流量检测电路211和压力检测电路212的检测信号来利用流量控制电路213控制各阀(全流量阀33、分流阀34以及吹扫阀35)的动作。具体地说，副控制部214调整各阀的开度，使得载气的流量成为从主控制部201接收到的控制目标值(步骤S202)。
然后，副控制部214向主控制部201发送流量控制电路213的实际的控制值(步骤S203)。
在气相色谱仪1中持续进行载气的控制的期间(在步骤S204中为“否”)，重复进行上述的步骤S201～步骤S204的动作。然后，如果在气相色谱仪1中载气的控制结束(在步骤S204中为“是”)，则副控制部214的控制动作结束。
在这种控制动作中在主基板20中发生了故障的情况下，不会从主基板20发送控制目标值。即，副控制部214在直到经过固定时间为止的期间内没有接收到来自主控制部201的控制目标值(在步骤S201中为“否”)。
在该情况下，副控制部214利用流量控制电路213使各阀(全流量阀33、分流阀34以及吹扫阀35)成为关闭状态。由此，载气的流动停止。而且，副控制部214的控制动作结束。
4.作用效果
(1)在本实施方式中，如图2所示，主基板20的主控制部201与各流量控制基板21的副控制部214之间进行串行通信。而且，通过各副控制部214的控制，在流量控制电路213中控制载气的流量。
因此，能够将由主控制部201进行的处理设为仅进行与各副控制部214之间的串行通信的处理。而且，能够减少由主控制部201进行的处理。
其结果，能够在增加了流量控制基板21的数量的情况下抑制主控制部201的处理超出处理能力的情况。即，能够在气相色谱仪1中增加可安装的流量控制基板21的数量。
另外，在主控制部201与各副控制部214之间进行串行通信，因此能够拉长主控制部201与各副控制部214之间的信号线40。
因此，能够拉长主基板20与各流量控制基板21之间的距离。
(2)另外，在本实施方式中，主控制部201通过串行通信向各副控制部214发送流量控制电路213控制载气的流量时的控制目标值。
因此，能够将主控制部201的处理设为仅进行通过串行通信向各副控制部214发送控制目标值的简单的处理。
(3)另外，在本实施方式中，如图3所示，主控制部201通过串行通信以规定的周期向副控制部214依次发送控制目标值。
因此，能够从主控制部201向各副控制部214流畅地发送控制目标值。另外，能够缩短各副控制部214的控制周期。
(4)另外，在本实施方式中，如图4所示，副控制部214在没有接收到来自主控制部201的控制目标值的情况下(在步骤S201中为“否”)，利用流量控制电路213使各阀(全流量阀33、分流阀34以及吹扫阀35)成为关闭状态，来使载气的流动停止。
因此，能够防止在主基板20中发生了故障的情况下持续流通载气。
(5)另外，在本实施方式中，如图2所示，主控制部201包括电源供给控制部204。电源供给控制部204控制对多个流量控制基板21中的各个流量控制基板进行的电源供给。
因此，能够通过利用电源供给控制部204控制为停止对各流量控制基板21进行电源供给，来使载气可靠地停止。
(6)另外，在本实施方式中，电源供给控制部204停止对多个流量控制基板21中的控制值接收部203没有接收到控制值的流量控制基板21进行电源供给。
因此，能够利用电源供给控制部204可靠地停止对发生了故障的流量控制基板21进行电源供给。
5.变形例
在以上的实施方式中，设为副控制部214基于来自流量检测电路211和压力检测电路212的检测信号来利用流量控制电路213控制各阀的动作并进行了说明。但是，副控制部214也可以基于来自流量检测电路211和压力检测电路212中的任一方的检测信号来利用流量控制电路213控制各阀的动作。
另外，在以上的实施方式中，设为流量控制基板21是AFC(Advanced FlowController：高级流量控制器)的基板并进行了说明，但流量控制基板21是用于控制载气的流量的基板即可。例如，流量控制基板21也可以是APC(Auto Pressure Controller：自动压力控制器)或双AFC等其它基板。
附图标记说明
1：气相色谱仪；20：主基板；21：流量控制基板；201：主控制部；202：目标值发送部；203：控制值接收部；204：电源供给控制部；211：流量检测电路；212：压力检测电路；213：流量控制电路；214：副控制部。

Claims (6)

1.一种气相色谱仪，具备主基板和连接于该主基板的多个流量控制基板，该气相色谱仪的特征在于，
所述主基板具有主控制部，
所述多个流量控制基板各自具有：
副控制部，其与所述主控制部之间进行串行通信；
检测电路，其至少检测载气的压力或流量；以及
流量控制电路，其基于来自所述检测电路的检测信号来控制载气的流量。
2.根据权利要求1所述的气相色谱仪，其特征在于，
所述主控制部通过串行通信向所述副控制部发送所述流量控制电路控制载气的流量时的控制目标值。
3.根据权利要求2所述的气相色谱仪，其特征在于，
所述主控制部通过串行通信以规定的周期向所述多个流量控制基板的各副控制部依次发送所述控制目标值。
4.根据权利要求2或3所述的气相色谱仪，其特征在于，
所述副控制部在没有接收到所述控制目标值的情况下，利用所述流量控制电路使载气停止。
5.根据权利要求1所述的气相色谱仪，其特征在于，
所述主控制部包括电源供给控制部，该电源供给控制部控制对所述多个流量控制基板中的各个流量控制基板进行的电源供给。
6.根据权利要求5所述的气相色谱仪，其特征在于，
所述主控制部还包括控制值接收部，该控制值接收部从所述多个流量控制基板的各副控制部接收控制值，
所述电源供给控制部停止对所述多个流量控制基板中的所述控制值接收部没有接收到控制值的流量控制基板进行电源供给。
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