JP2019050080A - 分析システム - Google Patents
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Abstract
【課題】コストおよび重量を増加させることなく広範囲の電圧により駆動可能なヒータユニットを有する分析システムを提供する。【解決手段】試料を分析する分析装置の予め定められた構成部分を加熱するようにヒータユニットH1のヒータ素子H1a,H1bが設けられる。端子i1と端子i2との間に印加される電圧に応じて切替部30が第1および第2の接続状態のいずれかに選択的に設定される。第1の接続状態においては、ヒータ素子H1a,H1bが端子i1と端子i2との間に並列接続される。第2の接続状態においては、ヒータ素子H1a,H1bが端子i1と端子i2との間に直列接続される。【選択図】図2
Description
本発明は、ヒータユニットを有する分析システムに関する。
分析システムには、試料を加熱するためのヒータが設けられることがある。例えば、特許文献1記載の液体クロマトグラフ質量分析装置においては、温度制御された複数のヒータが脱溶媒管に設けられることにより、脱溶媒管の温度が均一に維持される。ノズルから噴霧されてイオン化した液体試料が、上記の脱溶媒管を通して質量分析(MS)部に導入される。MS部においては、特定の質量電荷比を有するイオンのみが、四重極フィルタを通過して検出器により検出される。
上記のヒータとして、商用電源により駆動可能なヒータを用いることができる。ここで、商用電源としては、例えば100V〜120Vの交流電圧を供給する100V系電源と、例えば220V〜240Vの交流電圧を供給する200V系電源とが存在する。したがって、供給電圧に対応した定格電圧を有するヒータを用いるか、または供給電圧をヒータの定格電圧に変換するトランスを分析装置に設ける必要がある。
しかしながら、供給電圧に対応した定格電圧を有するヒータを用いる場合には、複数種類の分析装置の生産および管理を行う必要が生じることに伴い、生産コストおよび管理コストが増加する。一方で、トランスを設ける場合には、ヒータの容量またはヒータの数によっては、大容量のトランスを用いる必要がある。そのため、トランスのコストが増加するとともに、分析装置の重量が増加する。
本発明の目的は、コストおよび重量を増加させることなく広範囲の電圧により駆動可能なヒータユニットを有する分析システムを提供することである。
(1)本発明に係る分析システムは、試料を分析する分析装置と、分析装置の予め定められた構成部分を加熱するように設けられた第1および第2のヒータ素子を含む第1のヒータユニットと、第1および第2の端子と、第1の端子と第2の端子との間に第1および第2のヒータ素子を並列接続する第1の接続状態と、第1の端子と第2の端子との間に第1および第2のヒータ素子を直列接続する第2の接続状態とに切り替え可能な切替部と、第1の端子と第2の端子との間に印加される電圧に応じて切替部を第1および第2の接続状態のいずれかに選択的に設定する設定部とを備える。
この分析システムにおいては、試料を分析する分析装置の予め定められた構成部分を加熱するように第1のヒータユニットの第1および第2のヒータ素子が設けられる。第1の端子と第2の端子との間に印加される電圧(以下、供給電圧と呼ぶ。)に応じて切替部が第1および第2の接続状態のいずれかに選択的に設定される。第1の接続状態においては、第1および第2のヒータ素子が第1の端子と第2の端子との間に並列接続される。それにより、第1および第2のヒータ素子の各々に供給電圧が印加される。第2の接続状態においては、第1および第2のヒータ素子が第1の端子と第2の端子との間に直列接続される。それにより、第1および第2のヒータ素子の各々に供給電圧よりも低い電圧が印加される。
このように、供給電圧に応じて第1および第2のヒータ素子の各々に印加される電圧を切り替えることができる。そのため、供給電圧に応じて複数種類のヒータ素子を準備する必要がない。また、大容量のトランスを用いる必要もない。これにより、コストおよび重量を増加させることなく第1のヒータユニットを広範囲の電圧により駆動することができる。
(2)設定部は、第1の端子と第2の端子との間に第1の範囲内の電圧が印加された場合に切替部を第1の接続状態に設定し、第1の端子と第2の端子との間に第1の範囲よりも高い第2の範囲内の電圧が印加された場合に切替部を第2の接続状態に設定してもよい。
この構成によれば、供給電圧が第1の範囲内にある場合、第1および第2のヒータ素子が第1の端子と第2の端子との間に並列接続されることにより、第1および第2のヒータ素子の各々に当該供給電圧が印加される。一方、供給電圧が第1の範囲よりも高い第2の範囲内にある場合、第1および第2のヒータ素子が第1の端子と第2の端子との間に直列接続されることにより、供給電圧が分圧され、第1および第2のヒータ素子の各々に当該供給電圧よりも低い電圧が供給される。これにより、第1のヒータユニットを簡単な構成で駆動することができる。
(3)分析システムは、第1および第2の入力コネクタと、トランスと、トランスの一次コイルに接続されるとともに第1および第2の入力コネクタに選択的に接続可能な一次コネクタと、トランスの二次コイルに接続される二次コネクタと、二次コネクタに接続可能な第2のヒータユニットとをさらに備え、第1の入力コネクタは、一次コネクタが当該第1の入力コネクタに接続された状態で第1の端子と第2の端子との間に第1の範囲内の電圧が印加された場合に、二次コネクタに予め定められた第3の範囲内の電圧が発生するように、一次コネクタに接続され、第2の入力コネクタは、一次コネクタが当該第2の入力コネクタに接続された状態で第1の端子と第2の端子との間に第2の範囲内の電圧が印加された場合に、二次コネクタに第3の範囲内の電圧が発生するように、一次コネクタに接続され、設定部は、一次コネクタが第1の入力コネクタに接続された場合に切替部を第1の接続状態に設定し、一次コネクタが第2の入力コネクタに接続された場合に切替部を第2の接続状態に設定してもよい。
この構成によれば、供給電圧が第1の範囲内である場合に、二次コネクタに第3の範囲内の電圧を発生させるために一次コネクタを第1の入力コネクタに接続することができる。この場合、切替部が第1の接続状態に設定される。それにより、第1および第2のヒータ素子の各々に供給電圧が印加される。一方、供給電圧が第2の範囲内である場合に、二次コネクタに第3の範囲内の電圧を発生させるために一次コネクタを第2の入力コネクタに接続することができる。この場合、切替部が第2の接続状態に設定される。それにより、第1および第2のヒータ素子の各々に供給電圧よりも低い電圧が印加される。
このように、第2のヒータユニットに第3の範囲内の電圧を印加するための一次コネクタの接続切り替え操作に連動して、第1および第2のヒータ素子の各々に印加される電圧を自動的に切り替えることができる。したがって、供給電圧を判定するための回路を設けることなく、供給電圧に応じて第1および第2のヒータ素子の各々に印加される電圧を切り替えることが可能となる。
(4)切替部は、第1および第2のヒータ素子を接続する接続回路と、接続回路を第1の接続状態と第2の接続状態とに切り替えるリレーとを含み、設定部は、一次コネクタが第1の入力コネクタに接続されたか第2の入力コネクタに接続されたかに基づいてリレーを駆動してもよい。この場合、簡単な構成で接続回路を第1の接続状態と第2の接続状態とに切り替えることができる。
(5)第1および第2の入力コネクタのうち一方の入力コネクタは、リレーに接続されかつ第1および第2の端子に接続されない第3の端子と、リレーに接続されずかつ第1および第2の端子に接続されない第4の端子とを有し、一次コネクタは、互いに短絡されかつトランスに接続されない第5および第6の端子を有し、一次コネクタが一方の入力コネクタに接続されたときに、第3の端子と第5の端子とが接続されかつ第4の端子と第6の端子とが接続され、第3の端子と第4の端子とが短絡されることによりリレーが駆動されてもよい。この場合、一次コネクタを第1および第2の入力コネクタの一方に接続する操作により、簡単な構成でリレーを駆動することができる。
(6)分析システムは、第1の端子と第2の端子との間に第1の範囲の電圧が印加されたか第2の範囲の電圧が印加されかを判定する判定部をさらに備え、設定部は、判定部の判定結果に基づいて、切替部を第1の接続状態または第2の接続状態に設定してもよい。この場合、切替部の第1の接続状態と第2の接続状態との切り替えを自動的に行うことができる。これにより、分析システムの利便性が向上する。
(7)分析システムは、第1のヒータユニットを制御する制御装置をさらに備え、制御装置は、切替部が第1の接続状態であるか第2の接続状態であるかに基づいて第1のヒータユニットの制御パラメータを調整してもよい。この場合、第1のヒータユニットに供給電圧に応じた制御を行うことができる。
(8)制御パラメータは、第1のヒータユニットに供給される電流のデューティ比を含んでもよい。この場合、供給電圧に応じて第1のヒータユニットの出力電力を制御することができる。
(9)制御パラメータは、第1の端子と第2の端子との間に第1の範囲の電圧が印加された場合と第1の端子と第2の端子との間に第2の範囲の電圧が印加された場合とで第1のヒータユニットの出力電力が実質的に等しくなるように制御パラメータを調整してもよい。この場合、供給電圧が第1および第2の範囲内のいずれであっても、分析装置の予め定められた構成部分を実質的に等しい温度に加熱することができる。
本発明によれば、コストおよび重量を増加させることなくヒータユニットを広範囲の電圧により駆動することができる。
以下、本発明の実施の形態に係る分析システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。
(1)分析システムの構成
図1は、本発明の一実施の形態に係る分析システムの構成を示す模式図である。図1に示すように、分析システム500は、前処理部100、分析部200、ヒータ駆動装置300および制御装置400を含む。前処理部100と分析部200とは、2つの配管501,502により接続される。前処理部100および分析部200により分析装置1が構成される。
図1は、本発明の一実施の形態に係る分析システムの構成を示す模式図である。図1に示すように、分析システム500は、前処理部100、分析部200、ヒータ駆動装置300および制御装置400を含む。前処理部100と分析部200とは、2つの配管501,502により接続される。前処理部100および分析部200により分析装置1が構成される。
前処理部100は、流路切替バルブ110、ガス流量制御部120、凝縮部130、サンプルチューブ140および冷却ファン150を含む。流路切替バルブ110は、6つのポート111〜116を有し、第1の流路状態と第2の流路状態との間で切り替え可能である。第1の流路状態においては、点線で示すように、ポート111,112間が連通し、ポート113,114間が連通し、ポート115,116間が連通する。第2の流路状態においては、実線で示すように、ポート112,113間が連通し、ポート114,115間が連通し、ポート116,111間が連通する。
ポート111は、電磁バルブ121を介してサンプルチューブ140の一端部に接続される。電磁バルブ121の開閉は、ガス流量制御部120により制御される。ポート112は、凝縮部130の一端部に接続される。ポート113は、配管501の一端部に接続される。ポート114は、配管502の一端部に接続される。ポート115は、凝縮部130の他端部に接続される。ポート116は、サンプルチューブ140の他端部に接続される。
サンプルチューブ140においては、分析対象の試料が吸着剤により吸着されている。サンプルチューブ140が加熱されることにより、試料が脱離し、凝縮部130を通して分析部200に導かれる。冷却ファン150は、サンプルチューブ140を冷却するように配置される。
分析部200は、例えばガスクロマトグラフであり、インジェクタ210、ガス流量制御部220、カラム230および検出器240を含む。インジェクタ210は、3つのポート211〜213を有する。ポート211は、配管502の他端部に接続される。ポート212は、ガス流量制御部220に接続される。ポート213は、カラム230の一端部に接続される。ガス流量制御部220は、配管501の他端部に接続される。検出器240は、例えばFID(水素炎イオン化検出器)であり、カラム230の他端部に接続される。
流路切替バルブ110、サンプルチューブ140およびインジェクタ210には、試料を加熱するためのヒータユニットH1,H2,HAがそれぞれ設けられる。ヒータユニットH1,H2,HAは、交流ヒータを含む。また、流路切替バルブ110、サンプルチューブ140およびインジェクタ210には、温度センサD1,D2,DAがそれぞれ設けられる。ヒータ駆動装置300は、ヒータユニットH1,H2,HAを動作させる。ヒータ駆動装置300の詳細については後述する。
制御装置400は、CPU(中央演算処理装置)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、ROM(リードオンリメモリ)および記憶装置により構成される。また、本実施の形態においては、制御装置400は、直流電源を含み、ヒータ駆動装置300に例えば12Vの直流電圧を供給する。なお、本実施の形態において、直流電源が制御装置400の一部として設けられるが、本発明はこれに限定されない。直流電源は、制御装置400とは独立して設けられてもよい。
制御装置400は、温度センサD1,D2,DAにより検出される温度に基づいてヒータ駆動装置300の動作を制御するとともに、前処理部100および分析部200の動作を制御する。以下、前処理部100および分析部200による試料の分析動作を簡略化して説明する。
初期状態において、流路切替バルブ110が点線で示される第1の流路状態に切り替えられる。また、サンプルチューブ140内に吸着されている試料がヒータユニットH2により加熱されることにより脱離する。
次に、電磁バルブ121が開放され、ガス流量制御部120によりキャリアガスが流路切替バルブ110のポート111に供給される。この場合、キャリアガスがポート111,112、凝縮部130およびポート115,116を通してサンプルチューブ140内の試料が加圧される。これにより、試料がポート111,112、凝縮部130およびポート115,116からなる流路を循環する。
また、ガス流量制御部220によりキャリアガスが配管501を通して流路切替バルブ110のポート113に供給される。これにより、ポート113,114、配管502およびインジェクタ210のポート211,213を通してカラム230に一定流量のキャリアガスが供給される。
その後、流路切替バルブ110が実線で示される第2の流路状態に切り替えられる。また、ガス流量制御部220により配管502を通してキャリアガスが流路切替バルブ110のポート113に供給されるとともに、インジェクタ210のポート212からキャリアガスが排出される。これにより、キャリアガスがポート113,112を通して凝縮部130に導入され、試料がキャリアガスとともに流路切替バルブ110のポート115,114、配管502、インジェクタ210のポート211,213を通してカラム230に導入される。検出器240は、カラム230に導入された試料に含まれる成分の量に対応する検出信号を出力する。
(2)ヒータ駆動装置
図2は、図1のヒータ駆動装置300の構成を示す図である。図2に示すように、ヒータ駆動装置300は、トランス10および回路基板20を含む。トランス10には、一次コネクタC1および二次コネクタC2が接続される。トランス10の一次コイルw1には、タップTa〜Teがこの順で設けられる。タップTa,Te間の巻数、タップTb,Te間の巻数、タップTc,Te間の巻数、およびタップTd,Te間の巻数の比は、およそ24:22:12:10である。また、一次コイルw1と二次コイルw2との巻数比は、およそ24:10である。
図2は、図1のヒータ駆動装置300の構成を示す図である。図2に示すように、ヒータ駆動装置300は、トランス10および回路基板20を含む。トランス10には、一次コネクタC1および二次コネクタC2が接続される。トランス10の一次コイルw1には、タップTa〜Teがこの順で設けられる。タップTa,Te間の巻数、タップTb,Te間の巻数、タップTc,Te間の巻数、およびタップTd,Te間の巻数の比は、およそ24:22:12:10である。また、一次コイルw1と二次コイルw2との巻数比は、およそ24:10である。
一次コネクタC1には、7つの端子A〜Gがこの順で形成される。端子A〜Eは、一次コイルw1のタップTa〜Teにそれぞれ接続される。端子F,G間は短絡部材Jにより電気的に短絡される。短絡部材Jは、例えばケーブルである。二次コネクタC2には、2つの端子H,Iが形成される。端子H,Iは、二次コイルw2の一端部および他端部にそれぞれ接続される。
回路基板20には、給電部C21、4つの入力コネクタC11〜C14、出力コネクタC22、ヒータ用コネクタC23、通信コネクタC24、スイッチング素子S3および複数(本例では2つ)の切替部30が実装される。本実施の形態においては、2つの切替部30が回路基板20に実装されるが、本発明はこれに限定されない。1つの切替部30が回路基板20に実装されてもよいし、3個以上の切替部30が回路基板20に実装されてもよい。
給電部C21には、2つの端子i1,i2が形成される。本実施の形態においては、端子i1はライブ端子であり、端子i2はニュートラル端子である。端子i1,i2は、図示しない電源プラグを介して外部の商用電源に接続される。これにより、端子i1,i2間に交流電圧が供給される。給電部C21は、図示しないヒューズを介して商用電源からの交流電圧を回路基板20に実装された素子の各部に供給する。
各入力コネクタC11〜C14には、トランス10の一次コネクタC1の端子A〜Gにそれぞれ対応する7つの端子a〜gが形成される。入力コネクタC11の端子d、入力コネクタC12の端子c、入力コネクタC13の端子bおよび入力コネクタC14の端子aは、端子i1に接続される。また、各入力コネクタC11〜C14の端子eは、端子i2に接続される。
入力コネクタC11,C12の端子fは、互いに接続されるとともに、各切替部30に接続される。詳細は後述する。また、入力コネクタC11,C12の端子gは、回路基板20のグランド電位(基準電位)に維持される部分(以下、グランド部と呼ぶ。)に接続される。一方、入力コネクタC13,C14においては、端子f,gは開放されている。
商用電源の供給電圧(以下、単に供給電圧と呼ぶ。)は、100V、120V、220Vまたは240Vのいずれかである。以下、100Vまたは120Vの供給電圧を100V系の供給電圧と呼び、220Vまたは240Vの供給電圧を200V系の供給電圧と呼ぶ。
供給電圧が100Vである場合、使用者は、一次コネクタC1を入力コネクタC11に接続する。供給電圧が120Vである場合、使用者は、一次コネクタC1を入力コネクタC12に接続する。供給電圧が220Vである場合、使用者は、一次コネクタC1を入力コネクタC13に接続する。供給電圧が240Vである場合、使用者は、一次コネクタC1を入力コネクタC14に接続する。また、使用者は、二次コネクタC2を出力コネクタC22に接続する。上記の接続によれば、供給電圧が100V、120V、220Vまたは240Vのいずれであっても、供給電圧は、トランス10により100Vの電圧に変換される。変換された100Vの電圧は、二次コネクタC2から出力される。
出力コネクタC22には、トランス10の二次コネクタC2の2つの端子H,Iにそれぞれ対応する2つの端子h,iが形成される。ヒータ用コネクタC23には、2つの端子j,kが形成される。端子hと端子jとの間には、スイッチング素子S3が接続される。端子iは、端子kに接続される。通信コネクタC24には、端子c1,c2,c3が形成される。スイッチング素子S3の制御端子は、通信コネクタC24の端子c3に接続される。
本実施の形態においては、ヒータユニットHAは、100V系の定格電圧を有する。ここで、100V系の定格電圧は、100V以上200V未満の定格電圧であり、例えば120Vの定格電圧である。
ヒータユニットHAの両端が、ヒータ用コネクタC23の端子j,kにそれぞれ接続される。この場合、ヒータユニットHAに100Vの電圧が印加される。これにより、ヒータユニットHAが動作する。図1の制御装置400は、図1の温度センサDAにより検出される温度に基づいて、通信コネクタC24の端子c3を通して制御信号CS3をスイッチング素子S3に与える。これにより、スイッチング素子S3のオンおよびオフが制御され、図1のインジェクタ210が所望の温度に維持される。
通信コネクタC24の端子c1は、グランド部に接続される。端子c2は、各切替部30に接続される。また、端子c3は、各切替部30に接続される。図2においては、1つの端子c3のみが図示されるが、切替部30およびスイッチング素子S3の数に対応して通信コネクタC24に複数の端子c3が形成される。
通信コネクタC24は、制御装置400に接続される。制御装置400は、端子c1を通して回路基板20のグランド部を直流電源のグランド電位に維持し、端子c2を通して各切替部30に直流電圧を供給する。また、制御装置400は、端子c3を通して切替部30に制御信号CS1,CS2を与え、スイッチング素子S3に制御信号CS3を与える。
本実施の形態においては、一方の切替部30にヒータユニットH1が接続され、他方の切替部30にヒータユニットH2が接続される。図3は、200V系電源時の直列接続を示す回路図である。図4は、100V系電源時の並列接続を示す回路図である。図3および図4においては、一方の切替部30の構成が示されるが、他方の切替部30の構成も図3および図4の構成と同様である。また、ヒータユニットH2も、後述する図3および図4のヒータユニットH1と同様の構成を有し、2つのヒータ素子H2a,H2bを含む。
図3および図4に示すように、切替部30は、リレーR、スイッチング素子S1およびヒータ用コネクタC25を含む。リレーRは、電磁コイルMおよびスイッチ回路S2を含む。スイッチ回路S2(リレーR)は、電磁コイルMに直流電流が流れるか否かにより、図3に示される第1の接続状態と図4に示される第2の接続状態との間で切り替え可能である。
電磁コイルMの一端は通信コネクタC24の端子c2に接続され、電磁コイルMの他端は入力コネクタC11の端子fおよび入力コネクタC12の端子fに接続される。スイッチ回路S2には、6つの接点s1〜s6が形成される。接点s1は、給電部C21の端子i1に接続される。接点s4は接点s5に接続される。接点s6は、スイッチング素子S1を介して給電部C21の端子i2に接続される。スイッチング素子S1は、通信コネクタC24の端子c3に接続される。
ヒータ用コネクタC25には、4つの端子o1〜o4が形成される。端子o1,o2,o3,o4は、スイッチ回路S2の接点s1,s2,s4,s6にそれぞれ接続される。本実施の形態においては、ヒータユニットH1は、2つのヒータ素子H1a,H1bからなる。ヒータ素子H1a,H1bの各々は、100V系の定格電圧を有する。本実施の形態では、ヒータ素子H1a,H1bの各々が120V以上200V未満の定格電圧を有し、例えば120Vの定格電圧を有する。ヒータ素子H1aの両端は端子o1,o2にそれぞれ接続され、ヒータ素子H1bの両端は端子o3,o4にそれぞれ接続される。
上記のように、端子i1,i2間の電圧が220Vまたは240Vである場合、使用者は、図2のトランス10の一次コネクタC1を入力コネクタC13または入力コネクタC14に接続する。この場合、入力コネクタC13,C14のいずれにおいても、端子f,g間は導通せず、電磁コイルMの両端に直流電圧が印加されない。そのため、電磁コイルMに直流電流が流れず、リレーRが図3に示される第1の接続状態となる。
第1の接続状態においては、接点s1,s3間が導通し、接点s2,s5間が導通する。したがって、端子i1,i2間に、ヒータ素子H1aとヒータ素子H1bとが直列接続される。この場合、ヒータ素子H1a,H1bの各々に110Vまたは120Vの電圧が印加される。これにより、ヒータユニットH1が動作する。
一方、端子i1,i2間の電圧が100Vまたは120Vである場合、使用者は、トランス10の一次コネクタC1を図2の入力コネクタC11または入力コネクタC12に接続する。この場合、一次コネクタC1の端子F,Gは短絡しているので、入力コネクタC11,C12のいずれかの端子f,g間が導通し、電磁コイルMの両端に直流電圧が印加される。その結果、電磁コイルMに直流電流が流れ、リレーRが図4に示される第2の接続状態となる。
第2の接続状態においては、接点s1,s4間が導通し、接点s2,s6間が導通する。したがって、端子i1,i2間に、ヒータ素子H1aとヒータ素子H1bとが並列接続される。この場合、ヒータ素子H1a,H1bの各々に100Vまたは120Vの電圧が供給される。これにより、ヒータユニットH1が動作する。このように、一次コネクタC1を入力コネクタC11〜C14のいずれかに接続する操作により、簡単な構成でリレーRを駆動することができる。
本実施の形態では、入力コネクタC11〜C14、一次コネクタC1、端子f,g,F,G,c1,c2および短絡部材Jが、端子i1と端子i2との間に印加される電圧に応じて切替部30を第1および第2の接続状態のいずれかに選択的に設定する設定部として機能する。設定部は、端子i1と端子i2との間に第1の範囲内の電圧が印加された場合に切替部30を第1の接続状態に設定する。第1の範囲は、例えば100V〜120Vである。また、設定部は、端子i1と端子i2との間に第2の範囲内の電圧が印加された場合に切替部30を第2の接続状態に設定する。第1の範囲は、例えば220V〜240Vである。
制御装置400は、図1の温度センサD1により検出される温度に基づいて、通信コネクタC24の端子c3を通して制御信号CS1をスイッチング素子S1に与える。これにより、スイッチング素子S1のオンおよびオフが制御され、図1の流路切替バルブ110が所望の温度に維持される。
なお、制御装置400は、図1の温度センサD2により検出される温度に基づいて、通信コネクタC24の端子c3を通して制御信号CS2を他方の切替部30におけるスイッチング素子S1に与える。これにより、スイッチング素子S1のオンおよびオフが制御され、図1のサンプルチューブ140が所望の温度に維持される。
(3)実施の形態の効果
本実施の形態に係る分析システム500においては、供給電圧が100Vまたは120Vである場合、二次コネクタC2に100Vの電圧を発生させるために一次コネクタC1を入力コネクタC11,C12にそれぞれ接続することができる。この場合、切替部30が第1の接続状態に設定される。これにより、ヒータ素子H1a,H1bが端子i1と端子i2との間に並列接続され、ヒータ素子H1a,H1bの各々に供給電圧が印加される。
本実施の形態に係る分析システム500においては、供給電圧が100Vまたは120Vである場合、二次コネクタC2に100Vの電圧を発生させるために一次コネクタC1を入力コネクタC11,C12にそれぞれ接続することができる。この場合、切替部30が第1の接続状態に設定される。これにより、ヒータ素子H1a,H1bが端子i1と端子i2との間に並列接続され、ヒータ素子H1a,H1bの各々に供給電圧が印加される。
一方、供給電圧が220Vまたは240Vである場合、二次コネクタC2に100Vの電圧を発生させるために一次コネクタC1を入力コネクタC13,C14にそれぞれ接続することができる。この場合、切替部30が第2の接続状態に設定される。これにより、ヒータ素子H1a,H1bが端子i1と端子i2との間に直列接続され、ヒータ素子H1a,H1bの各々に供給電圧よりも低い電圧が印加される。
このように、ヒータユニットHAに100Vの電圧を印加するための一次コネクタC1の接続切り替え操作に連動して、ヒータ素子H1a,H1bの各々に印加される電圧を自動的に切り替えることができる。したがって、供給電圧を判定するための回路を設けることなく、供給電圧に応じてヒータ素子H1a,H1bの各々に印加される電圧を切り替えることが可能となる。
この構成によれば、供給電圧に応じて複数種類のヒータ素子を準備する必要がない。また、大容量のトランスを用いる必要もない。これにより、コストおよび重量を増加させることなくヒータユニットH1を広範囲の電圧により駆動することができる。ヒータユニットH2についても同様である。
(4)他の実施の形態
(a)図5は、ヒータ駆動装置300の判定機能付きの構成を示す図である。図5のヒータ駆動装置300が図2のヒータ駆動装置300と異なるのは以下の点である。図5のヒータ駆動装置300には、判定部40がさらに実装される。一次コネクタC1に端子F,Gが形成されず、入力コネクタC11〜C14の各々に端子f,gが形成されない。各リレーRの電磁コイルMの両端は、通信コネクタC24の端子c1,c2間に接続される。通信コネクタC24には、端子c4がさらに形成される。判定部40は、端子i1,i2間の供給電圧が100V系の供給電圧であるか200V系の供給電圧であるかを判定し、判定結果を通信コネクタC24の端子c4に与える。端子c4は図1の制御装置400に接続される。
(a)図5は、ヒータ駆動装置300の判定機能付きの構成を示す図である。図5のヒータ駆動装置300が図2のヒータ駆動装置300と異なるのは以下の点である。図5のヒータ駆動装置300には、判定部40がさらに実装される。一次コネクタC1に端子F,Gが形成されず、入力コネクタC11〜C14の各々に端子f,gが形成されない。各リレーRの電磁コイルMの両端は、通信コネクタC24の端子c1,c2間に接続される。通信コネクタC24には、端子c4がさらに形成される。判定部40は、端子i1,i2間の供給電圧が100V系の供給電圧であるか200V系の供給電圧であるかを判定し、判定結果を通信コネクタC24の端子c4に与える。端子c4は図1の制御装置400に接続される。
図6は、判定部40の構成の一例を示す図である。図6に示すように、判定部40は、フォトカプラ41、複数の定電圧ダイオード42、整流ダイオード43、比較回路44、ラッチ回路45および抵抗46〜48を含む。フォトカプラ41は、双方向性のフォトダイオード41aおよびフォトトランジスタ41bを含む。給電部C21の端子i1,i2間に、整流ダイオード43、抵抗46、複数の定電圧ダイオード42およびフォトダイオード41aが直列接続される。
フォトカプラ41のフォトトランジスタ41bのコレクタには、直流電圧Vccが供給される。フォトトランジスタ41bのエミッタは抵抗47を介してノードn1に接続される。ノードn1は、抵抗48を介してグランド部に接続され、かつ比較回路44の一方の入力端子に接続される。比較回路44の他方の入力端子には参照電圧Vrfが与えられる。比較回路44は、ノードn1の電圧と参照電圧Vrfとを比較し、比較結果を示す信号を判定信号DEとして出力する。ラッチ回路45は、比較回路44の判定信号DEを保持するとともに通信コネクタC24の端子c4を通して図1の制御装置400に与える。
具体的には、端子i1,i2間に220Vまたは240Vの200V系の供給電圧が印加された場合、フォトダイオード41aに電流が流れ、フォトダイオード41aが発光する。それにより、フォトトランジスタ41bに電流が流れる。この場合、ノードn1の電圧は参照電圧Vrf以上となる。その結果、比較回路44は、例えば“H”レベルの判定信号DEを出力する。ラッチ回路45は、“H”レベルの判定信号を制御装置400に与える。制御装置400は、判定部40から“H”レベルの判定信号DEを取得した場合、通信コネクタC24の端子c2に直流電圧を供給しない。これにより、切替部30の電磁コイルMに直流電流が流れず、リレーRが図3に示される第1の接続状態となる。
一方、端子i1,i2間に100Vまたは120Vの100V系の供給電圧が印加された場合、フォトダイオード41aに電流が流れず、フォトダイオード41aが発光しない。それにより、フォトトランジスタ41bに電流が流れない。この場合、ノードn1の電圧はグランド電位となり、参照電圧Vrfよりも低くなる。その結果、比較回路44は、例えば“L”レベルの判定信号を出力する。ラッチ回路45は、“L”レベルの判定信号DEを制御装置400に与える。制御装置400は、判定部40から“L”レベルの判定信号DEを取得した場合、図5の通信コネクタC24の端子c2に直流電圧を供給する。これにより、切替部30の電磁コイルMに直流電流が流れ、リレーRが図4に示される第2の接続状態となる。
図5のヒータ駆動装置300によれば、供給電圧が100V系および200V系のいずれであるかが自動的に判定され、判定信号DEに基づいて制御装置400により各切替部30が第1の接続状態または第2の接続状態に切り替えられる。これにより、分析システム500の利便性が向上する。本例においては、判定部40がリレーRを第1の接続状態と第2の接続状態とで切り替えるための信号として判定信号DEを制御装置400に与える。これにより、制御装置400を介して各切替部30が第1の接続状態と第2の接続状態とで切り替えられる。
(b)図7は、判定部の構成の他の例を示す図である。図7に示すように、判定部50は、図6の判定部40と同様の構成を有する判定部40A,40B,40Cを含む。判定部40A〜40Cは、給電部C21の端子i1,i2間に並列接続される。判定部40A〜40Cは、それぞれ異なる数の定電圧ダイオード42を含む点を除いて図6の判定部40と同様の構成を有する。判定部40Cの定電圧ダイオード42の数が最も大きく、判定部40Aの定電圧ダイオード42の数が最も小さい。判定部40A〜40Cはそれぞれ判定信号DE1,DE2,DE3を図1の制御装置400に与える。
この構成によれば、供給電圧が100Vである場合、判定部40A〜40Cから“L”レベル、“L”レベルおよび“L”レベルの判定信号DE1,DE2,DE3がそれぞれ出力される。この場合、制御装置400は、通信コネクタC24に直流電圧を供給する。それにより、切替部30が図4に示される第2の接続状態となり、ヒータ素子H1a,H1bが並列接続される。
供給電圧が120Vである場合、判定部40A〜40Cから“H”レベル、“L”レベルおよび“L”レベルの判定信号DE1,DE2,DE3がそれぞれ出力される。この場合、制御装置400は、通信コネクタC24に直流電圧を供給する。それにより、切替部30が図4に示される第2の接続状態となり、ヒータ素子H1a,H1bが並列接続される。
供給電圧が220Vである場合、判定部40A〜40Cから“H”レベル、“H”レベルおよび“L”レベルの判定信号DE1,DE2,DE3がそれぞれ出力される。この場合、制御装置400は、通信コネクタC24に直流電圧を供給しない。それにより、切替部30が図3に示される第1の接続状態となり、ヒータ素子H1a,H1bが直列接続される。
供給電圧が240Vである場合、判定部40A〜40Cから“H”レベル、“H”レベルおよび“H”レベルの判定信号DE1,DE2,DE3がそれぞれ出力される。この場合、制御装置400は、通信コネクタC24に直流電圧を供給しない。それにより、切替部30が図3に示される第1の接続状態となり、ヒータ素子H1a,H1bが直列接続される。
図7の判定部50が用いられる場合、供給電圧が100V、120V、200Vまたは240Vのいずれであるかが自動的に判定され、判定信号DE1,DE2,DE3に基づいて制御装置400により各切替部30が第1の接続状態または第2の接続状態に切り替えられる。
(c)制御装置400は、判定部50により判別された供給電圧に基づいてヒータユニットH1,H2に供給される電流のデューティ比を制御してもよい。上記実施の形態に係るヒータ駆動装置300によれば、供給電圧が100Vである場合にはヒータ素子H1a,H1bの各々に100Vが印加され、供給電圧が120Vである場合にはヒータ素子H1a,H1bの各々に120Vが印加される。また、供給電圧が220Vである場合にはヒータ素子H1a,H1bの各々に110Vが印加され、供給電圧が240Vである場合にはヒータ素子H1a,H1bの各々に120Vが印加される。このように、供給電圧が異なる場合にヒータ素子H1a,H1bの各々に印加される電圧が異なる。そこで、制御装置400は、供給電圧が異なる場合にヒータ素子H1a,H1bの各々に供給される電力が等しくなるようにヒータユニットH1に供給される電流のデューティ比を調整する。
図8(a),(b),(c),(d)は、供給電圧がそれぞれ100V、120V、220Vおよび240Vであるときにスイッチング素子S1に与えられる制御信号CS1を示す図である。制御信号CS2についても制御信号CS1と同様である。図8の例においては、制御信号CS1が“L”レベルおよび“H”レベルのときにスイッチング素子S1がそれぞれオフおよびオンになる。
図8(a)に示すように、供給電圧が100Vであるときには、制御信号CS1のデューティ比が第1の値(100%)に設定される。図8(b)に示すように、供給電圧が120Vであるときには、制御信号CS1のデューティ比が第1の値よりも小さい第2の値に設定される。図8(c)に示すように、供給電圧が220Vであるときには、制御信号CS1のデューティ比が第2の値よりも大きく第1の値よりも小さい第3の値に設定される。図8(d)に示すように、供給電圧が240Vであるときには、制御信号CS3のデューティ比が第3の値よりも小さい第4の値に設定される。
この制御によれば、供給電圧が異なる場合であっても、ヒータユニットH1に供給電圧に応じた制御を行うことができ、ヒータ素子H1a,H1bの各々に供給される電力を等しくすることができる。そのため、供給電圧が異なる場合であっても、ヒータ素子H1a,H1bの出力電力が等しくなる。これにより、供給電圧が100V、120V、220Vまたは240Vのいずれであっても、流路切替バルブ110およびサンプルチューブ140を実質的に等しい温度に加熱することができる。
また、図2、図5または図9(後述)のヒータ駆動装置300において、供給電圧が100V、120V、220Vまたは240Vのいずれであるかを制御装置400が判別可能である場合には、制御装置400は、スイッチング素子S1に図8と同様の制御信号CS1,CS2をそれぞれ与えてもよい。
さらに、制御装置400は、ヒータユニットH1,H2に供給される電流のデューティ比を制御パラメータとして供給電圧に基づいて制御するが、本発明はこれに限定されない。制御装置400は、加熱時間等を制御するための他の制御パラメータを供給電圧に基づいて制御してもよい。
(d)図9は、ヒータ駆動装置300の自動判定機能付きの構成を示す図である。図9のヒータ駆動装置300が図5のヒータ駆動装置300と異なるのは以下の点である。図9のヒータ駆動装置300においては、電磁コイルMと端子c1または端子c2との間にスイッチング素子S4がさらに実装される。スイッチング素子S4の制御端子は、判定部40に接続される。端子c2には、直流電圧が常時供給される。
判定部40から出力される判定信号DEが“H”レベルのときにスイッチング素子S4がオフになる。これにより、切替部30の電磁コイルMに直流電流が流れず、リレーRが図3に示される第1の接続状態となる。一方、判定部40から出力される判定信号DEが“L”レベルのときにスイッチング素子S4がオンになる。これにより、切替部30の電磁コイルMに直流電流が流れ、リレーRが図4に示される第2の接続状態となる。この構成によれば、制御装置400による制御が行われることなく、判定信号DEに基づいて各切替部30が第1の接続状態または第2の接続状態に切り替えられる。
(e)上記実施の形態においては、リレーRは、電磁コイルMに直流電流が流れない場合に第1の接続状態となり、電磁コイルMに直流電流が流れる場合に第2の接続状態となるが、本発明はこれに限定されない。リレーRは、電磁コイルMに直流電流が流れる場合に第1の接続状態となり、電磁コイルMに直流電流が流れない場合に第2の接続状態となってもよい。この場合、入力コネクタC11,C12においては、端子f,gが開放される。また、入力コネクタC13,C14においては、端子fがリレーRに接続され、端子gがグランド部に接続される。
(f)上記実施の形態においては、トランス10は第3の範囲内の電圧として100Vを出力するが、本発明はこれに限定されない。トランス10は、第3の範囲内の電圧として、例えば100V〜120Vの電圧を出力してもよい。
(g)上記実施の形態においては、分析部200はガスクロマトグラフであるが、本発明はこれに限定されない。分析部200は、液体クロマトグラフまたは質量分析装置等の他の分析部であってもよい。また、上記実施の形態においては、ヒータ駆動装置300により制御されるヒータユニットH1,H2,HAが前処理部100および分析部200の両方に設けられるが、本発明はこれに限定されない。ヒータユニットH1,H2,HAは、前処理部100および分析部200の一方に設けられてもよい。さらに、ヒータユニットH1,H2,HAは、流路切替バルブ110、サンプルチューブ140またはインジェクタ210とは異なる分析装置1の他の構成部分を加熱するように設けられてもよい。
(5)請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
上記実施の形態においては、流路切替バルブ110またはサンプルチューブ140が構成部分の例であり、ヒータ素子H1a,H2aが第1のヒータ素子の例であり、ヒータ素子H1b,H2bが第2のヒータ素子の例である。ヒータユニットH1,H2が第1のヒータユニットの例であり、ヒータユニットHAが第2のヒータユニットの例であり、端子i1,i2,f,g,F,Gがそれぞれ第1〜第6の端子の例である。入力コネクタC11,C12が第1の入力コネクタおよび一方の入力コネクタの例であり、入力コネクタC13,C14が第2の入力コネクタの例であり、ヒータ用コネクタC25が接続回路の例である。
図2のヒータ駆動装置300においては、入力コネクタC11〜C14、一次コネクタC1、端子f,g,F,G,c1,c2および短絡部材Jが設定部の例である。図5のヒータ駆動装置300においては、判定部40、端子c1,c2および制御装置400が設定部の例である。図9のヒータ駆動装置300においては、判定部40、端子c1,c2およびスイッチング素子S4が設定部の例である。
1…分析装置,10…トランス,20…回路基板,30…切替部,40,40A〜40C,50…判定部,41…フォトカプラ,42…定電圧ダイオード,43…整流ダイオード,44…比較回路,45…ラッチ回路,46〜48…抵抗,100…前処理部,110…流路切替バルブ,111〜116,211〜213…ポート,120,220…ガス流量制御部,130…凝縮部,140…サンプルチューブ,150…冷却ファン,200…分析部,210…インジェクタ,230…カラム,240…検出器,300…ヒータ駆動装置,400…制御装置,500…分析システム,501,502…配管,a〜k,A〜I,c1〜c4,i1,i2,o1〜o4…端子,C1…一次コネクタ,C2…二次コネクタ,C11〜C14…入力コネクタ,C21…給電部,C22…出力コネクタ,C23,C25…ヒータ用コネクタ,C24…通信コネクタ,D1,D2,DA…温度センサ,H1,H2,HA…ヒータユニット,H1a,H1b,H2a,H2b…ヒータ素子,J…短絡部材,M…電磁コイル,R…リレー,s1〜s6…接点,S1,S3,S4…スイッチング素子,S2…スイッチ回路,w1…一次コイル,w2…二次コイル
Claims (9)
- 試料を分析する分析装置と、
前記分析装置の予め定められた構成部分を加熱するように設けられた第1および第2のヒータ素子を含む第1のヒータユニットと、
第1および第2の端子と、
前記第1の端子と前記第2の端子との間に前記第1および第2のヒータ素子を並列接続する第1の接続状態と、前記第1の端子と前記第2の端子との間に前記第1および第2のヒータ素子を直列接続する第2の接続状態とに切り替え可能な切替部と、
前記第1の端子と第2の端子との間に印加される電圧に応じて前記切替部を前記第1および第2の接続状態のいずれかに選択的に設定する設定部とを備える、分析システム。 - 前記設定部は、前記第1の端子と第2の端子との間に第1の範囲内の電圧が印加された場合に前記切替部を前記第1の接続状態に設定し、前記第1の端子と第2の端子との間に前記第1の範囲よりも高い第2の範囲内の電圧が印加された場合に前記切替部を前記第2の接続状態に設定する、請求項1記載の分析システム。
- 第1および第2の入力コネクタと、
トランスと、
前記トランスの一次コイルに接続されるとともに前記第1および第2の入力コネクタに選択的に接続可能な一次コネクタと、
前記トランスの二次コイルに接続される二次コネクタと、
前記二次コネクタに接続可能な第2のヒータユニットとをさらに備え、
前記第1の入力コネクタは、前記一次コネクタが当該第1の入力コネクタに接続された状態で前記第1の端子と前記第2の端子との間に前記第1の範囲内の電圧が印加された場合に、前記二次コネクタに予め定められた第3の範囲内の電圧が発生するように、前記一次コネクタに接続され、
前記第2の入力コネクタは、前記一次コネクタが当該第2の入力コネクタに接続された状態で前記第1の端子と前記第2の端子との間に前記第2の範囲内の電圧が印加された場合に、前記二次コネクタに前記第3の範囲内の電圧が発生するように、前記一次コネクタに接続され、
前記設定部は、前記一次コネクタが前記第1の入力コネクタに接続された場合に前記切替部を前記第1の接続状態に設定し、前記一次コネクタが前記第2の入力コネクタに接続された場合に前記切替部を前記第2の接続状態に設定する、請求項2記載の分析システム。 - 前記切替部は、
前記第1および第2のヒータ素子を接続する接続回路と、
前記接続回路を前記第1の接続状態と前記第2の接続状態とに切り替えるリレーとを含み、
前記設定部は、前記一次コネクタが前記第1の入力コネクタに接続されたか前記第2の入力コネクタに接続されたかに基づいて前記リレーを駆動する、請求項3記載の分析システム。 - 前記第1および第2の入力コネクタのうち一方の入力コネクタは、前記リレーに接続されかつ前記第1および第2の端子に接続されない第3の端子と、前記リレーに接続されずかつ前記第1および第2の端子に接続されない第4の端子とを有し、
前記一次コネクタは、互いに短絡されかつ前記トランスに接続されない第5および第6の端子を有し、
前記一次コネクタが前記一方の入力コネクタに接続されたときに、前記第3の端子と前記第5の端子とが接続されかつ前記第4の端子と前記第6の端子とが接続され、前記第3の端子と前記第4の端子とが短絡されることにより前記リレーが駆動される、請求項4記載の分析システム。 - 前記第1の端子と前記第2の端子との間に前記第1の範囲の電圧が印加されたか前記第2の範囲の電圧が印加されかを判定する判定部をさらに備え、
前記設定部は、前記判定部の判定結果に基づいて、前記切替部を前記第1の接続状態または前記第2の接続状態に設定する、請求項2記載の分析システム。 - 前記第1のヒータユニットを制御する制御装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記切替部が前記第1の接続状態であるか前記第2の接続状態であるかに基づいて前記第1のヒータユニットの制御パラメータを調整する、請求項2〜6のいずれか一項に記載の分析システム。 - 前記制御パラメータは、前記第1のヒータユニットに供給される電流のデューティ比を含む、請求項7記載の分析システム。
- 前記制御パラメータは、前記第1の端子と前記第2の端子との間に前記第1の範囲の電圧が印加された場合と前記第1の端子と前記第2の端子との間に前記第2の範囲の電圧が印加された場合とで前記第1のヒータユニットの出力電力が実質的に等しくなるように前記制御パラメータを調整する、請求項7または8記載の分析システム。
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