JP2014163731A - Constant temperature bath for chromatograph - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、クロマトグラフに設ける、移動相供給手段、試料導入手段、分離カラム、検出手段等を温調するための恒温槽に関する。 The present invention relates to a thermostatic chamber for controlling the temperature of a mobile phase supply unit, a sample introduction unit, a separation column, a detection unit and the like provided in a chromatograph.
クロマトグラフのうち液体クロマトグラフは、溶離液供給手段、試料導入手段、分離カラム、検出手段、廃液容器およびそれらを接続する流路から構成されている。試料に含まれる成分を分析するために試料導入手段により分離カラムの上流に試料が導入されると、溶離液供給手段から供給された溶離液により分離カラムに試料が導入される。液体クロマトグラフは試料中の成分毎に分離カラムを通過する時間が異なることを利用して当該試料に含まれる成分を分離し、分離カラムから溶出された成分を分離カラムの下流に設けた検出手段で検出後、溶出液を廃液容器へ廃棄する。なお溶出液は廃液容器に廃棄せずに、複数の容器に受けて回収したり、廃棄口に廃棄したりすることもできる。 Among the chromatographs, the liquid chromatograph includes an eluent supply means, a sample introduction means, a separation column, a detection means, a waste liquid container, and a flow path connecting them. When the sample is introduced upstream of the separation column by the sample introduction means in order to analyze the components contained in the sample, the sample is introduced into the separation column by the eluent supplied from the eluent supply means. The liquid chromatograph uses the fact that the time to pass through the separation column differs for each component in the sample, and the detection means for separating the component contained in the sample and providing the component eluted from the separation column downstream of the separation column After detection, discard the eluate in a waste container. Note that the eluate can be collected in a plurality of containers without being discarded in a waste liquid container, or discarded in a waste outlet.
液体クロマトグラフによる分析において、分離カラムによる試料中の成分分離能を向上させたり、試料中の成分の溶解性を向上させたりすることを目的に、試料導入手段や分離カラムの温度を上げることが行なわれる。また、溶離液供給手段による溶離液の送液安定性や、分離カラムによるピーク保持時間や、検出手段による信号のベースライン等は温度に依存するので、必要に応じて温調される。またそのため、溶離液供給手段、試料導入手段、分離カラム、検出手段は、個別または複数の手段をまとめて恒温槽に収容し、一定の温度に(必要に応じ加温して)保持される。 In the analysis by liquid chromatography, the temperature of the sample introduction means and separation column can be increased for the purpose of improving the component separation ability in the sample by the separation column and improving the solubility of the component in the sample. Done. In addition, since the eluent supply stability by the eluent supply means, the peak retention time by the separation column, the signal baseline by the detection means, and the like depend on the temperature, the temperature is adjusted as necessary. Therefore, the eluent supply means, the sample introduction means, the separation column, and the detection means are stored individually or in a plurality of means in a constant temperature bath and held at a constant temperature (heated as necessary).
クロマトグラフに設ける、移動相供給手段、試料導入手段、分離カラム(分離手段)、検出手段のいずれか一つ以上を一定の温度に保持する恒温槽は、通常、前記手段のいずれか一つを収容する筐体と、前記筐体内の空気を加温するヒータと、前記筐体内の空気を循環させるファンとを有しており、前記ヒータにより加温させた空気を前記ファンで循環させることで、前記筐体内の温度を一定の温度に保持している。 A constant temperature bath that maintains at least one of the mobile phase supply means, sample introduction means, separation column (separation means), and detection means provided in the chromatograph is usually one of the above means. A housing for housing, a heater for heating the air in the housing, and a fan for circulating the air in the housing; and circulating the air heated by the heater through the fan The temperature inside the casing is kept constant.
前述した恒温槽では、筐体内の空気温度を測定(制御量)し、当該空気温度が所定の温度(目標値)となるように、ヒータの発熱量を制御(ヒータとして電熱ヒータを使用した場合は、当該ヒータに供給する電力を制御)する。ヒータとして電熱ヒータを使用した場合における発熱量の制御方法として、通常、目標値と制御量との差に比例する電力(比例項)と、目標値と制御量との差の時間に対する積分値に比例する電力(積分項)とを電熱ヒータに供給するPI制御や、目標値と制御量との差に比例する電力(比例項)と、目標値と制御量との差の時間に対する積分値(積分項)に比例する電力に加えて、さらに制御量の時間に対する変化率に比例する電力(微分項)を電熱ヒータに供給するPID制御が使われる。PI制御やPID制御において、前記積分項は、温調開始して目標温度に達した後のオーバーシュート(行き過ぎ)の原因となるため、多くの場合、制御量が目標値の近傍の温度に達した時にリセットされる。 In the above-mentioned thermostatic chamber, the air temperature in the housing is measured (control amount), and the heat generation amount of the heater is controlled so that the air temperature becomes a predetermined temperature (target value) (when an electric heater is used as the heater) Controls the power supplied to the heater. As a method of controlling the amount of heat generated when an electric heater is used as the heater, normally the power proportional to the difference between the target value and the controlled variable (proportional term) and the integral value over the time of the difference between the target value and the controlled variable are used. PI control for supplying proportional power (integral term) to the electric heater, integral power (proportional term) proportional to the difference between the target value and the controlled variable, and the integral value for the time between the target value and the controlled variable ( In addition to the power proportional to the integral term), PID control is used in which power (differential term) proportional to the rate of change of the control amount with respect to time is supplied to the electric heater. In PI control and PID control, the integral term causes overshoot (overshoot) after the temperature adjustment starts and reaches the target temperature. In many cases, the controlled variable reaches a temperature near the target value. It is reset when
前述した空気循環式恒温槽では、ヒータと空気との間の熱抵抗が大きいため、ヒータ加熱によりヒータの温度が上昇しやすい問題がある。特に温調開始時には多くの場合、最大発熱量を生じるのでヒータの温度と庫内の空気温度の差が大きくなり、ヒータが過熱する状態に陥ることがある。 In the above-described air circulation type thermostat, since the thermal resistance between the heater and the air is large, there is a problem that the heater temperature is likely to rise due to the heater heating. In particular, at the start of temperature control, in most cases, the maximum amount of heat is generated, so that the difference between the temperature of the heater and the temperature of the air in the cabinet increases, and the heater may overheat.
そこで本発明の目的は、移動相供給手段と、試料導入手段と、分離手段と、検出手段とを備えたクロマトグラフに設ける、前記手段のいずれか一つ以上を収容する筐体と、前記筐体内の空気を加温するヒータと、前記筐体内の空気を循環させるファンとを有した、前記手段のいずれか一つ以上を温調する恒温槽において、ヒータが過熱することなく運転を継続可能な恒温槽を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a chromatograph provided with a mobile phase supply means, a sample introduction means, a separation means, and a detection means, and a casing that houses any one or more of the means, and the casing. In a thermostatic chamber that regulates the temperature of any one or more of the above-mentioned means, including a heater that heats the air in the body and a fan that circulates the air in the housing, operation can be continued without overheating the heater. It is to provide a constant temperature bath.
上記課題を鑑みてなされた本発明は、以下の発明を包含する。 The present invention made in view of the above problems includes the following inventions.
本発明の第一の態様は、移動相供給手段と、試料導入手段と、分離手段と、検出手段とを備えたクロマトグラフに設ける、前記手段のいずれか一つ以上を収容する筐体と、前記筐体内の空気に熱を供給する電熱ヒータと、前記筐体内の空気温度を検知する第一温度センサと、前記ヒータの温度を検知する第二温度センサと、前記筐体内の空気温度を制御する温度調整器と、前記筐体内の空気を循環させるファンとを有した、前記手段のいずれか一つ以上を温調する恒温槽であって、前記温度調整器が、
第一温度センサに接続されて空気温度を指示する値を出力する第一温度変換器と、
第二温度センサに接続されてヒータ温度を指示する値を出力する第二温度変換器と、
第一温度変換器で出力された筐体内の空気温度を制御量とし、筐体内空気の目標温度を目標値とし、ヒータの目標温度を操作量とする、第一制御回路と、
第二温度変換器で出力されたヒータ温度を制御量とし、ヒータの目標温度を目標値とし、前記ヒータに与える電力を指示する値を操作量とする、第二制御回路と、
を有した、前記恒温槽である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a mobile phase supply means, a sample introduction means, a separation means, and a casing that houses any one or more of the means provided in a chromatograph provided with a detection means, An electric heater for supplying heat to the air in the housing, a first temperature sensor for detecting the air temperature in the housing, a second temperature sensor for detecting the temperature of the heater, and controlling the air temperature in the housing A thermostat that regulates the temperature of any one or more of the means, and a temperature regulator that includes a temperature regulator and a fan that circulates air in the housing.
A first temperature converter connected to the first temperature sensor and outputting a value indicating the air temperature;
A second temperature converter connected to the second temperature sensor and outputting a value indicating the heater temperature;
A first control circuit, wherein the air temperature in the housing output by the first temperature converter is a control amount, the target temperature of the air in the housing is a target value, and the target temperature of the heater is an operation amount;
A second control circuit, wherein the heater temperature output from the second temperature converter is a control amount, the target temperature of the heater is a target value, and a value indicating the power to be given to the heater is an operation amount;
It is the said thermostat which had.
また本発明の第二の態様は、温度調整器に第一制御回路で出力されたヒータの目標温度を所定の値以下に制限する制限回路をさらに有し、かつ第二制御回路における目標値が前記制限回路で制限したヒータの目標温度である、前記第一の態様に記載の恒温槽である。 The second aspect of the present invention further includes a limiting circuit for limiting the target temperature of the heater output from the first control circuit to the temperature regulator to a predetermined value or less, and the target value in the second control circuit is It is the thermostat according to the first aspect, which is a target temperature of the heater restricted by the restriction circuit.
また本発明の第三の態様は、第一制御回路が、
第一温度変換器で出力された筐体内の空気温度を制御量とし、前記筐体内空気の目標温度を目標値とし、ヒータの目標温度と現時点のヒータ温度との差を操作量とする、PI制御回路またはPID制御回路と、
前記PI制御回路またはPID制御回路の操作量と第二温度変換器で出力されたヒータ温度との和からヒータの目標温度を算出する加算回路と、
を有した回路である、前記第一または第二の態様に記載の恒温槽である。
In the third aspect of the present invention, the first control circuit is
The PI temperature output from the first temperature converter is a control amount, the target temperature of the air in the housing is a target value, and the difference between the target temperature of the heater and the current heater temperature is an operation amount. A control circuit or a PID control circuit;
An adder circuit for calculating a target temperature of the heater from the sum of the operation amount of the PI control circuit or the PID control circuit and the heater temperature output from the second temperature converter;
It is a thermostat as described in said 1st or 2nd aspect which is a circuit which has.
また本発明の第四の態様は、第一温度変換器で出力された筐体内の空気温度、第二温度変換器で出力されたヒータ温度、筐体内空気の目標温度、ヒータの目標温度、ヒータに与える電力を指示する値、またはこれらの温度の差のいずれか一つ以上を表示する表示手段をさらに有した、前記第一から第三の態様のいずれかに記載の恒温槽である。 Further, the fourth aspect of the present invention is the air temperature in the casing output from the first temperature converter, the heater temperature output from the second temperature converter, the target temperature of the air in the casing, the target temperature of the heater, the heater The constant temperature bath according to any one of the first to third aspects, further comprising display means for displaying any one or more of a value indicating the power applied to the temperature or a difference between these temperatures.
以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明の恒温槽は、クロマトグラフにおいて、移動相供給手段、試料導入手段、分離手段(分離カラム)、検出手段のいずれか一つ以上を一定温度に保持(温調)するためにクロマトグラフに設けている。 The constant temperature bath of the present invention is a chromatograph for maintaining (temperature controlling) one or more of mobile phase supply means, sample introduction means, separation means (separation column), and detection means at a constant temperature. Provided.
クロマトグラフ用恒温槽に備えるヒータとしては、ヒータに接した空気に直接、熱を伝える電熱ヒータが多く用いられる。電熱ヒータは、加える電力量によって発熱量を制御可能である。電熱ヒータには、細長い電熱線を渦巻状またはらせん状に巻いたヒータや、金属、ガラス、もしくはセラミックなどの筒、たとえばステンレス製の筒などの中に封入したヒータや、パワートランジスタなどの半導体素子の発熱を利用したヒータや、半導体セラミックで作られたPTCヒータなどが知られているが、いずれのヒータを使ってもよい。なお前述した電熱ヒータのうち、ステンレス製の筒の中に封入したヒータを使う場合、外側にフィンを設けると、ヒータに接触する空気の量が増えることにより筐体内空気への熱伝達がよくなるため、好ましい。またパワートランジスタを使う場合はヒートシンクなどに取り付ければよい。恒温槽に設ける電熱ヒータの数は一個でもよいし、複数でもよい。 As the heater provided in the thermostat for the chromatograph, an electric heater that directly transfers heat to the air in contact with the heater is often used. The electric heater can control the amount of heat generated by the amount of electric power applied. Electric heaters include heaters in which elongated heating wires are wound in a spiral shape or a spiral shape, heaters sealed in tubes of metal, glass, ceramics, such as stainless steel tubes, and semiconductor elements such as power transistors There are known heaters that utilize the heat generated by these, and PTC heaters made of semiconductor ceramics, but any heater may be used. Of the electric heaters described above, when using a heater sealed in a stainless steel cylinder, providing fins on the outside increases the amount of air that contacts the heater, which improves heat transfer to the air inside the housing. ,preferable. If a power transistor is used, it may be attached to a heat sink or the like. One or more electric heaters may be provided in the thermostatic chamber.
本発明の恒温槽では、筐体内の空気温度を検知する第一温度センサと、電熱ヒータの温度を検知する第二温度センサとを有している。このうち第一温度センサは、筐体内の位置によって空気温度が変化することから、筐体に収容する各手段(例えば、送液ポンプなどの移動相供給手段や分離カラム)の温度と、センサを設置する箇所の空気温度との差が小さく、しかも風がよくあたる位置に設けると好ましい。第一温度センサで使用可能な温度センサの種類としては、白金抵抗測温体、熱電対、サーミスタなどがあげられ、使用する温度範囲に応じて適宜選択すればよい。第一温度センサは空気温度を測定するため、時間応答性のよい、小型のセンサを用いると好ましい。第一温度センサのリード線の被覆に用いる材料は、塩化ビニール、ポリエチレン、フッ素樹脂、ガラス繊維、セラミック等の中から使用する温度範囲に応じて適宜選択すればよい。第二温度センサで使用する温度センサの種類も、第一温度センサのときと同様、予想されるヒータの最大温度に応じて適宜選択すればよいが、ヒータが高温になる場合には耐熱性に優れたセンサ、例えば白金抵抗測温体または熱電対がより好ましい。第二温度センサのリード線の被覆に用いる材料は、ヒータが高温になる場合には、耐熱性に優れるガラスやセラミックがより好ましい。 The thermostat of the present invention has a first temperature sensor that detects the air temperature in the housing and a second temperature sensor that detects the temperature of the electric heater. Of these, the first temperature sensor changes the air temperature depending on the position in the housing, so the temperature of each means (for example, mobile phase supply means such as a liquid feed pump or separation column) housed in the housing, and the sensor It is preferable to provide it at a position where the difference from the air temperature at the place of installation is small and the wind is well. Examples of the temperature sensor that can be used in the first temperature sensor include a platinum resistance thermometer, a thermocouple, a thermistor, and the like, and may be appropriately selected according to the temperature range to be used. Since the first temperature sensor measures the air temperature, it is preferable to use a small sensor with good time response. The material used for covering the lead wire of the first temperature sensor may be appropriately selected from vinyl chloride, polyethylene, fluororesin, glass fiber, ceramic, etc. according to the temperature range to be used. As with the first temperature sensor, the type of the temperature sensor used in the second temperature sensor may be appropriately selected according to the expected maximum temperature of the heater. An excellent sensor, such as a platinum resistance thermometer or a thermocouple, is more preferred. The material used for covering the lead wire of the second temperature sensor is more preferably glass or ceramic having excellent heat resistance when the heater is at a high temperature.
第二温度センサは、ヒータ温度を反映する部分に熱的に接触させればよい。なおヒータ表面に温度センサを密着させることが難しい場合は、例えば、ヒータに穴を開け、当該穴の中に温度センサを挿入する方法もある。さらに、電熱線をステンレス製の筒の中に封入したヒータでは、温度センサを電熱線と共に封入してもよい。また電熱ヒータの熱が速やかにヒートシンクに伝わる場合には、第二温度センサをヒートシンクに設けてもよい。複数の電熱ヒータを使用する場合は、各ヒータ毎に第二温度センサを設けるのがよいが、当該複数のヒータを各ヒータ間の温度差が大きくならないように設置した場合は一つのヒータに第二温度センサを設けるだけでもよい。また使用するヒータ一つに対して第二温度センサを複数設けた態様としてもよい。第二温度センサを複数設ける場合、各センサで検知した値(温度)の平均値を第二温度センサで検知した値(温度)としてもよい。 The second temperature sensor may be brought into thermal contact with a portion that reflects the heater temperature. If it is difficult to make the temperature sensor adhere to the heater surface, for example, there is a method of making a hole in the heater and inserting the temperature sensor into the hole. Furthermore, in a heater in which a heating wire is enclosed in a stainless steel tube, the temperature sensor may be enclosed together with the heating wire. In addition, when the heat of the electric heater is quickly transmitted to the heat sink, the second temperature sensor may be provided on the heat sink. When using a plurality of electric heaters, it is preferable to provide a second temperature sensor for each heater. However, if the plurality of heaters are installed so that the temperature difference between the heaters does not increase, one heater is provided for each heater. Only two temperature sensors may be provided. Moreover, it is good also as an aspect which provided two or more 2nd temperature sensors with respect to one heater to be used. When providing two or more 2nd temperature sensors, it is good also considering the average value of the value (temperature) detected by each sensor as the value (temperature) detected by the 2nd temperature sensor.
本発明の恒温槽に設ける温度変換器は使用する温度センサの種類に応じて公知の温度変換器から選択することができる。温度センサとして白金抵抗測温体やサーミスタを用いる場合は、通常、定電流電源あるいは定電圧電源に接続したホイートストンブリッジの一辺に組込み、二つの中点の電位差を増幅して温度信号を得る。なお非直線性が大きい場合には、補正回路をさらに使用すればよい。温度センサとして熱電対を用いる場合は、温度を検知する測温接点と冷接点(基準接点)を設け、当該冷接点を所定の一定温度、例えば水の三重点温度に保った状態で、同種金属からなるリード線の間の電位差を増幅すればよい。冷接点を一定温度に保つ代わりに、冷接点の温度を測定し、電位差を補償してもよい。 The temperature converter provided in the thermostat of the present invention can be selected from known temperature converters according to the type of temperature sensor used. When a platinum resistance thermometer or thermistor is used as a temperature sensor, it is usually incorporated into one side of a Wheatstone bridge connected to a constant current power source or a constant voltage power source, and a temperature signal is obtained by amplifying the potential difference between the two midpoints. If the non-linearity is large, a correction circuit may be further used. When using a thermocouple as the temperature sensor, provide a temperature measuring contact and a cold junction (reference contact) that detect the temperature, and keep the cold junction at a predetermined constant temperature, for example, the triple point temperature of water. What is necessary is just to amplify the potential difference between the lead wires consisting of. Instead of keeping the cold junction at a constant temperature, the temperature of the cold junction may be measured to compensate for the potential difference.
本発明の恒温槽に設ける温度調整器のうち、第一制御回路は、第一温度変換器で出力された筐体内の空気温度を制御量とし、筐体内空気の目標温度を目標値とし、電熱ヒータの目標温度を操作量とした回路である。第一制御回路の具体例として、
前記制御量と前記目標値を入力値とし、前記操作量を出力値とした、PI制御またはPID制御を行なう回路を有した制御回路や、
前記制御量と前記目標値を入力値とし、電熱ヒータの目標温度と現時点のヒータ温度との差を指示する値を出力とした、PI制御またはPID制御を行なう回路と、前記回路の出力と第二温度変換器で出力されたヒータ温度を入力値とし、前記操作量を出力値とした加算回路とを有した制御回路、
があげられる。なお前記態様において、PI制御またはPID制御の比例ゲイン(または比例幅)、積分ゲイン(または積分時間)、微分ゲイン(または微分時間)などの制御パラメータは、空気温度が安定するように、適宜決めればよい。
Among the temperature regulators provided in the thermostat of the present invention, the first control circuit uses the air temperature in the housing output from the first temperature converter as a controlled variable, the target temperature of the air in the housing as a target value, This is a circuit using the target temperature of the heater as an operation amount. As a specific example of the first control circuit,
A control circuit having a circuit for performing PI control or PID control using the control amount and the target value as input values and the operation amount as an output value;
A circuit for performing PI control or PID control using the control amount and the target value as input values, and outputting a value indicating the difference between the target temperature of the electric heater and the current heater temperature, and the output of the circuit and the first A control circuit having a heater temperature output from the two-temperature converter as an input value and an addition circuit having the operation amount as an output value;
Can be given. In the above aspect, control parameters such as the proportional gain (or proportional width), integral gain (or integral time), and derivative gain (or derivative time) of PI control or PID control are appropriately determined so that the air temperature is stabilized. That's fine.
本発明の恒温槽に設ける温度調整器のうち、第二制御回路は、第二温度変換器で出力されたヒータ温度を制御量とし、ヒータの目標温度を目標値とし、電熱ヒータに与える電力を指示する値を操作量とした回路である。具体的には、第二温度変換器で出力された値とヒータの目標温度とが等しくなるよう、ヒータに与える電力を調整することで、電熱ヒータの温度を前記目標値に制御する。第二制御回路も第一制御回路と同様、PI制御やPID制御を採用してもよいが、時間遅れが短く電力の増減が電熱ヒータ温度に速やかに反映すること、および、第一制御回路による制御がPI制御またはPID制御である場合、電熱ヒータ温度のオフセット誤差が第一制御回路の積分項によって解消されることから、単純な比例制御を用いればよい。比例制御では、図3に示すように、ヒータの目標温度(目標値)とヒータ温度(制御量)との差が比例帯より小さい場合、前記差に比例する電力(または発熱量)をヒータに与える。前記差が比例帯の大きさより大きい場合は、最大電力をヒータに与える。 Among the temperature regulators provided in the thermostat of the present invention, the second control circuit uses the heater temperature output from the second temperature converter as a controlled variable, sets the target temperature of the heater as a target value, and supplies electric power to the electric heater. This is a circuit in which an indicated value is an operation amount. Specifically, the temperature of the electric heater is controlled to the target value by adjusting the power supplied to the heater so that the value output from the second temperature converter is equal to the target temperature of the heater. Like the first control circuit, the second control circuit may adopt PI control or PID control, but the time delay is short and the increase or decrease in power is reflected in the electric heater temperature quickly, and the first control circuit When the control is PI control or PID control, since the offset error of the electric heater temperature is eliminated by the integral term of the first control circuit, simple proportional control may be used. In the proportional control, as shown in FIG. 3, when the difference between the heater target temperature (target value) and the heater temperature (control amount) is smaller than the proportional band, electric power (or heat generation amount) proportional to the difference is supplied to the heater. give. If the difference is greater than the proportional band, maximum power is applied to the heater.
本発明の恒温槽に設ける温度調整器のうち、第一制御回路と第二制御回路との間に、前記第一制御回路で出力されたヒータの目標温度を所定の値に制限する制限回路をさらに有してもよい。制限回路の一例として、図2に示すような、前記加算回路で算出したヒータの目標温度を入力値とし、ヒータの目標温度が所定の制限温度を超えた場合は、前記目標温度を制限温度で置き換える回路があげられる。前記制限回路における所定の値(制限値)は、高温によるやけどや発火などの危険性を考慮して決めればよい。また液体クロマトグラフを使用する条件、例えば使用する溶媒などに応じて前記制限値を変化させてもよい。 Among the temperature regulators provided in the thermostat of the present invention, a limiting circuit that limits the target temperature of the heater output by the first control circuit to a predetermined value between the first control circuit and the second control circuit. Furthermore, you may have. As an example of the limiting circuit, the target temperature of the heater calculated by the adding circuit as shown in FIG. 2 is used as an input value, and when the target temperature of the heater exceeds a predetermined limiting temperature, the target temperature is set to the limiting temperature. A replacement circuit is given. The predetermined value (limit value) in the limit circuit may be determined in consideration of the risk of burns or ignition due to high temperatures. Further, the limit value may be changed according to the conditions for using the liquid chromatograph, for example, the solvent used.
本発明の恒温槽に複数の電熱ヒータを備え、かつ各ヒータ毎に第二温度センサを設ける場合、第一制御回路を一つ設け、第二制御回路を各ヒータ毎に設ける態様としてもよく、第一制御回路と第二制御回路を一つずつ設け、第二制御回路における制御量(第二温度変換器で出力されたヒータ温度)は各ヒータ毎に設ける第二温度変換器で出力された値の平均値とする態様であってもよい。 When the thermostat of the present invention is provided with a plurality of electric heaters and a second temperature sensor is provided for each heater, one first control circuit may be provided, and a second control circuit may be provided for each heater. The first control circuit and the second control circuit are provided one by one, and the control amount (heater temperature output by the second temperature converter) in the second control circuit is output by the second temperature converter provided for each heater. The aspect which makes it an average value of a value may be sufficient.
本発明の恒温槽において、第一温度変換器で出力された筐体内の空気温度、第二温度変換器で出力されたヒータ温度、筐体内空気の目標温度、ヒータの目標温度(制限回路を有している場合は制限回路で出力された制限後のヒータの目標温度)、ヒータに与える電力を指示する値、のうちいずれか一つ以上を、温度調整器、クロマトグラフの制御装置における表示部、または外部の表示器などに表示してもよい。また、前記温度の差、例えば、筐体内の空気温度と筐体内空気の目標温度の差、ヒータ温度またはその目標温度と筐体内空気の目標温度の差、ヒータ温度またはその目標温度と筐体内の空気温度の差、ヒータ温度とその目標温度の差などを表示してもよい。 In the thermostat of the present invention, the air temperature in the housing output from the first temperature converter, the heater temperature output from the second temperature converter, the target temperature of the air in the housing, the target temperature of the heater (with a limiting circuit). If it is, the target temperature of the heater after the restriction output by the restriction circuit), or a value indicating the power to be given to the heater, is displayed on the temperature controller or the chromatograph control device. Or may be displayed on an external display or the like. Further, the temperature difference, for example, the difference between the air temperature in the housing and the target temperature in the housing, the difference between the heater temperature or the target temperature and the target temperature in the housing, the heater temperature or the target temperature and the target temperature in the housing, You may display the difference of air temperature, the difference of heater temperature, and its target temperature.
第二制御回路における操作量に基づき、電熱ヒータに与える電力を変化させるためには、通常知られているように、ヒータに流す電流または電圧をトランジスタやFET(電界効果トランジスタ)などで連続的に変化させて電力を調整してもよいし、トランジスタやFETやサイリスタなどのスイッチングデバイスを用いて一定の周期ごとに電流または電圧をON/OFFさせ、そのデューティ比を変えることによって電力を調整してもよい。なお直流電源を使ってもよく、交流電源を使ってもよい。 In order to change the electric power applied to the electric heater based on the operation amount in the second control circuit, the current or voltage flowing through the heater is continuously changed by a transistor or FET (field effect transistor) as is generally known. You can adjust the power by changing it, or you can adjust the power by changing the duty ratio by turning on or off the current or voltage at regular intervals using switching devices such as transistors, FETs, thyristors, etc. Also good. A DC power supply may be used, or an AC power supply may be used.
本発明の恒温槽は、移動相供給手段、試料導入手段、分離手段、検出手段のいずれか一つ以上を収容する筐体と、前記筐体内の空気に熱を供給する電熱ヒータと、前記筐体内の空気温度を検知する第一温度センサと、前記ヒータの温度を検知する第二温度センサと、前記筐体内の空気温度を制御する温度調整器と、前記筐体内の空気を循環させるファンとを有し、かつ、前記温度調整器が、第一温度センサに接続されて空気温度を指示する値を出力する第一温度変換器と、第二温度センサに接続されてヒータ温度を指示する値を出力する第二温度変換器と、第一温度変換器で出力された筐体内の空気温度を制御量とし筐体内空気の目標温度を目標値としヒータの目標温度を操作量とする第一制御回路と、第二温度変換器で出力されたヒータ温度を制御量としヒータの目標温度を目標値とし、前記ヒータに与える電力を指示する値を操作量とする、第二制御回路と、を有していることを特徴としている。 The constant temperature bath of the present invention includes a casing that houses any one or more of a mobile phase supply means, a sample introduction means, a separation means, and a detection means, an electric heater that supplies heat to the air in the casing, and the casing. A first temperature sensor for detecting the air temperature in the body, a second temperature sensor for detecting the temperature of the heater, a temperature regulator for controlling the air temperature in the housing, and a fan for circulating the air in the housing And the temperature regulator is connected to the first temperature sensor and outputs a value indicating the air temperature, and a value connected to the second temperature sensor and indicating the heater temperature A first temperature converter that outputs the first temperature converter, and a first control that uses the air temperature in the housing output from the first temperature converter as a control amount, the target temperature of the air in the housing as a target value, and the target temperature of the heater as an operation amount Circuit and heater temperature output by the second temperature converter Was the target value of the target temperature of the heater as a control amount, and the operation amount of the value indicating the power applied to the heater, it is characterized in that it comprises a second control circuit.
さらに本発明の恒温槽に設ける温度調整器に、第一制御回路で出力されたヒータの目標温度を所定の値以下に制限する制限回路をさらに有することで、例えば、多数本の分離カラムを入れたために空気の流れが悪くなったり、ほこりやゴミによる目詰まりなどにより風量が低下したり、ファンの故障により空気の循環が止まったりして、電熱ヒータの放熱が妨げられた時にも、電熱ヒータの過熱を防ぐことができるため、液体クロマトグラフの利用効率が向上するとともに、安全性も高まる。また温調開始時に一時的にヒータ温度が所定の値に達した場合であっても、温度制御を停止するのではなく、ヒータ温度を前記所定の値に維持することによって、昇温速度は遅くなるが、筐体内の空気温度を徐々に上げることが可能になる。 Furthermore, the temperature controller provided in the thermostat of the present invention further includes a limiting circuit that limits the target temperature of the heater output by the first control circuit to a predetermined value or less, so that, for example, a large number of separation columns can be inserted. Therefore, even if the heat flow is hindered due to air flow deterioration, clogging with dust or dirt, or air circulation is stopped due to a fan failure, Since the overheating of the liquid chromatograph can be prevented, the utilization efficiency of the liquid chromatograph is improved and the safety is also improved. Even if the heater temperature temporarily reaches a predetermined value at the start of temperature control, the temperature increase rate is slowed by maintaining the heater temperature at the predetermined value instead of stopping the temperature control. However, the air temperature in the housing can be gradually increased.
さらにまた、第一温度変換器で出力された筐体内の空気温度、第二温度変換器で出力されたヒータ温度、筐体内空気の目標温度、ヒータの目標温度(制限回路を有している場合は制限回路で出力された制限後のヒータの目標温度)、ヒータに与える電力を指示する値などを表示手段で表示させることにより、恒温槽の運転状態を的確に把握することが可能になる。また、前記温度の差、例えば、筐体内の空気温度と筐体内空気の目標温度の差、ヒータ温度またはその目標温度と筐体内空気の目標温度の差、ヒータ温度またはその目標温度と筐体内の空気温度の差、ヒータ温度とその目標温度の差などを表示することにより、恒温槽の運転状態を的確に把握することが可能になる。 Furthermore, the air temperature in the housing output by the first temperature converter, the heater temperature output by the second temperature converter, the target temperature of the air in the housing, the target temperature of the heater (when a limiting circuit is provided) The target temperature of the heater after the restriction output by the restriction circuit), the value indicating the electric power applied to the heater, and the like are displayed on the display means, so that the operation state of the thermostat can be accurately grasped. Further, the temperature difference, for example, the difference between the air temperature in the housing and the target temperature in the housing, the difference between the heater temperature or the target temperature and the target temperature in the housing, the heater temperature or the target temperature and the target temperature in the housing, By displaying the difference in air temperature, the difference between the heater temperature and its target temperature, etc., it becomes possible to accurately grasp the operation state of the thermostatic bath.
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、これらの例は本発明を限定するものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail using an Example, these examples do not limit this invention.
実施例1
本発明の恒温槽100の一態様を図1に示す。図1に示す恒温槽100は、分離カラム20を収容するための筐体10と、筐体10内の空気を加温するための電熱ヒータ30と、筐体10内の空気を循環するためのファン40と、筐体10内の空気温度を検知する第一温度センサ51と、電熱ヒータ30の温度を検知する第二温度センサ52と、前記筐体内の空気温度を制御する温度調整器60を有している。温度調整器60は、第一温度センサ51に接続されて筐体10内の空気温度を指示する値を出力する第一温度変換器61と、第二温度センサ52に接続されて電熱ヒータ30の温度を指示する値を出力する第二温度変換器62と、第一温度変換器61で出力された筐体10内の空気温度を制御量とし筐体10内の空気の目標温度を目標値とし電熱ヒータ30の目標温度を操作量とする第一制御回路63と、第二温度変換器62で出力されたヒータ温度を制御量とし電熱ヒータ30の目標温度を目標値とし電熱ヒータ30に与える電力を指示する値を操作量とする第二制御回路64と、を有している。
Example 1
One mode of the
図1に示す恒温槽100のうち、筐体10の容量は30Lであり、厚さ20mmの断熱材によって、外気に対し断熱される。第一温度センサ51は白金抵抗測温体を、第二温度センサ52は熱電対を、それぞれ使用する。第一温度センサ51による検知結果は、定電流電源と電圧増幅器と補正回路などから構成される第一温度変換器61により温度信号71に変換され、第一制御回路63に入力される。第二温度センサ52による検知結果は、冷接点と冷接点補償回路と電圧増幅器から構成される第二温度変換器62により温度信号72に変換され、第一制御回路中の加算回路63bおよび第二制御回路64に入力される。第一制御回路中のPID制御回路63aは、第一温度変換器61で出力された第一温度センサ51からの温度信号81と筐体10内の空気の目標温度(目標値温度信号73)とを比較し、PID制御に基づき、電熱ヒータ30の目標温度と現時点の電熱ヒータ30の温度との差を指示する信号を出力する(温度差指示信号74)。なおPID制御の積分項は温調開始後、筐体10内の空気温度信号71が初めて目標値に達した時点でゼロにリセットする。第一制御回路中の加算回路63bで温度差指示信号74と第二温度変換器62で出力された第二温度センサ52で検知した電熱ヒータ30の温度を加算して電熱ヒータの目標温度(指示温度)を算出し、その後制限回路65を通すことで、電熱ヒータ30の目標温度(指示温度)を所定の値(制限値)以下に制限して出力する(温度指示信号75)。第二制御回路64は、電熱ヒータ30の目標温度(温度指示信号75)と第二温度変換器62で出力された第二温度センサ52からの温度信号72との差に比例した電力を指示する値76を出力し、電力供給回路66により電熱ヒータ30に電力77を供給する。図1に示す恒温槽100において、電熱ヒータ30に供給する電力は400Wであり、2秒周期で、ONのデユーティ比を0%から100%まで変化させてヒータの発熱量を制御する(比例ON/OFF制御)。
In the
制限回路65による電熱ヒータ30の温度の制限値は、使用する溶離液の発火点などを考慮し適宜決定すればよい。例えば溶離液としてテトラヒドロフランを用いる場合は、発火点が230℃近辺のため、前記制限値を200℃に設定することで発火を防ぐことができる。
The limit value of the temperature of the electric heater 30 by the
本発明は、移動相供給手段、試料導入手段、分離手段、検出手段のいずれか一つ以上を収容する空気循環式恒温槽において、ヒータの過熱を防ぐことができるので、可燃性有機溶媒を高温で使用することが必要とされる液体クロマトグラフに対し、特に有用な発明である。 The present invention can prevent overheating of the heater in an air circulation thermostat containing any one or more of mobile phase supply means, sample introduction means, separation means, and detection means. It is a particularly useful invention for a liquid chromatograph that is required to be used in the above.
100:恒温槽
10:筐体
20:分離カラム
30:電熱ヒータ
40:ファン
51:第一温度センサ
52:第二温度センサ
60:温度調整器
61:第一温度変換器
62:第二温度変換器
63:第一制御回路
63a:PID制御回路
63b:加算回路
64:第二制御回路
65:制限回路
66:電力供給回路
71・72:温度信号
73:目標値温度信号
74:温度差指示信号
75:温度指示信号
76:電力指示信号
77:供給電力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Thermostatic bath 10: Housing | casing 20: Separation column 30: Electric heater 40: Fan 51: 1st temperature sensor 52: 2nd temperature sensor 60: Temperature regulator 61: 1st temperature converter 62: 2nd temperature converter 63: First control circuit 63a:
Claims (4)
第一温度センサに接続されて空気温度を指示する値を出力する第一温度変換器と、
第二温度センサに接続されてヒータ温度を指示する値を出力する第二温度変換器と、
第一温度変換器で出力された筐体内の空気温度を制御量とし、筐体内空気の目標温度を目標値とし、ヒータの目標温度を操作量とする、第一制御回路と、
第二温度変換器で出力されたヒータ温度を制御量とし、ヒータの目標温度を目標値とし、前記ヒータに与える電力を指示する値を操作量とする、第二制御回路と、
を有した、前記恒温槽。 Provided in a chromatograph including a mobile phase supply means, a sample introduction means, a separation means, and a detection means, and a case that houses any one or more of the means, and supplies heat to the air in the case An electric heater, a first temperature sensor for detecting an air temperature in the housing, a second temperature sensor for detecting the temperature of the heater, a temperature regulator for controlling the air temperature in the housing, A thermostat for controlling the temperature of any one or more of the above means, and the temperature regulator,
A first temperature converter connected to the first temperature sensor and outputting a value indicating the air temperature;
A second temperature converter connected to the second temperature sensor and outputting a value indicating the heater temperature;
A first control circuit, wherein the air temperature in the housing output by the first temperature converter is a control amount, the target temperature of the air in the housing is a target value, and the target temperature of the heater is an operation amount;
A second control circuit, wherein the heater temperature output from the second temperature converter is a control amount, the target temperature of the heater is a target value, and a value indicating the power to be given to the heater is an operation amount;
The thermostat having the above.
第一温度変換器で出力された筐体内の空気温度を制御量とし、前記筐体内空気の目標温度を目標値とし、ヒータの目標温度と現時点のヒータ温度との差を操作量とする、PI制御回路またはPID制御回路と、
前記PI制御回路またはPID制御回路の操作量と第二温度変換器で出力されたヒータ温度との和からヒータの目標温度を算出する加算回路と、
を有した回路である、請求項1または2に記載の恒温槽。 The first control circuit
The PI temperature output from the first temperature converter is a control amount, the target temperature of the air in the housing is a target value, and the difference between the target temperature of the heater and the current heater temperature is an operation amount. A control circuit or a PID control circuit;
An adder circuit for calculating a target temperature of the heater from the sum of the operation amount of the PI control circuit or the PID control circuit and the heater temperature output from the second temperature converter;
The thermostat according to claim 1 or 2, which is a circuit having
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JP2017161275A (en) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | 東ソー株式会社 | Liquid chromatographic apparatus equipped with temperature controlling means |
EP3213064A4 (en) * | 2014-10-31 | 2018-07-04 | Agilent Technologies, Inc. | Gas chromatography (gc) column heater control using multiple temperature sensors |
-
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- 2013-02-22 JP JP2013033128A patent/JP2014163731A/en active Pending
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