JP2811875B2 - Analytical heating furnace temperature controller - Google Patents

Analytical heating furnace temperature controller

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JP2811875B2
JP2811875B2 JP4901190A JP4901190A JP2811875B2 JP 2811875 B2 JP2811875 B2 JP 2811875B2 JP 4901190 A JP4901190 A JP 4901190A JP 4901190 A JP4901190 A JP 4901190A JP 2811875 B2 JP2811875 B2 JP 2811875B2
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  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、熱分析装置等の試料を加熱するための炉の
温度を制御する技術に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technique for controlling the temperature of a furnace for heating a sample such as a thermal analyzer.

(従来技術) 例えば熱分析装置は、通常、試料セルと標準物質セル
を対にして加熱炉に収容し、両方のセルに同一の熱エネ
ルギー変化を与え、このときの両セルの温度差や重量差
を検出して試料の組成等を分析するもので、このような
熱エネルギーの変化は、加熱炉に供給する電流を温度制
御装置により一定速度で変化させることにより行われて
いる。
(Prior Art) For example, in a thermal analyzer, a sample cell and a standard substance cell are usually housed in a heating furnace in pairs, and the same thermal energy change is applied to both cells. The difference is detected and the composition of the sample is analyzed. Such a change in the thermal energy is performed by changing the current supplied to the heating furnace at a constant speed by a temperature control device.

ところで、熱分析装置に使用されている加熱炉は、極
めて精密に作られていてオーバヒートに極めて脆く、こ
のため供給電流が予め設定した最大電流値を越えた場合
には直ちに電流の供給を停止して加熱炉を保護する対策
が講じられている。
By the way, the heating furnace used in the thermal analyzer is made extremely precisely and is extremely fragile to overheating. Measures have been taken to protect the heating furnace.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、温度センサーが損傷した場合には、制
限電流一杯の電流値まで急速に電流が増大して、試料温
度が急激に上昇し、物質によっては爆発を起こす畏れが
あった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, if the temperature sensor is damaged, the current rapidly increases to the current value that is full of the limited current, the sample temperature rises rapidly, and an explosion occurs depending on the substance. There was fear.

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その目的とするところは、加熱温度検出手段の故障
に関わりなく加熱炉の急激な温度上昇を未然に防止する
ことができる分析用加熱炉の新規な温度制御装置を備え
た熱分析装置を提供することである。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an analytical method capable of preventing a rapid rise in temperature of a heating furnace regardless of a failure of a heating temperature detecting unit. An object of the present invention is to provide a thermal analyzer equipped with a novel temperature control device for a heating furnace.

(課題を解決するための手段) このような問題を解消するために本発明においては、
試料容器を加熱するヒータに供給される電流を検出する
手段と、前記電流の変化速度を検出する電流変化速度検
出手段と、許容される電流の変化速度を設定する最大値
記憶手段と、電流変化速度検出手段と最大値記憶手段か
らの信号を比較して電流変化速度が設定値を越えた場合
に信号を出力する比較手段と、比較手段からの信号によ
り前記ヒータへの電流供給を断つ手段を備えるようにし
た。
(Means for Solving the Problems) In order to solve such a problem, in the present invention,
A means for detecting a current supplied to a heater for heating the sample container; a current change rate detecting means for detecting a change rate of the current; a maximum value storage means for setting an allowable change rate of the current; Comparing means for comparing the signals from the speed detecting means and the maximum value storing means and outputting a signal when the current change speed exceeds a set value; and means for cutting off the current supply to the heater by a signal from the comparing means. I prepared for it.

(作用) 加熱炉に供給する電流の変化速度を基準値と比較し、
電流の増加速度が基準値を越えた場合には加熱炉への電
流供給を停止する。
(Operation) The change rate of the current supplied to the heating furnace is compared with a reference value,
When the rate of increase of the current exceeds the reference value, the supply of the current to the heating furnace is stopped.

(実施例) そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づい
て説明する。
(Embodiment) Therefore, the details of the present invention will be described below based on an illustrated embodiment.

第1図は本発明の一実施例を示すものであって、図中
符号1は、試料セル2及び標準物質セル3を加熱するた
めの加熱炉で、ヒータ4に後述する電流調整器9から電
流の供給を受けるように構成されている。これら試料セ
ル2と標準物質セル3には、それぞれ熱電対5、6が差
動接続されて設けられ、増幅器7を介して両セル2、3
の温度差を検出するように構成されている。また熱電対
5、6の一方の出力は、増幅器8を介してPID制御回路1
2に出力している。
FIG. 1 shows one embodiment of the present invention. In the drawing, reference numeral 1 denotes a heating furnace for heating a sample cell 2 and a standard substance cell 3, and a heater 4 from a current regulator 9 described later. It is configured to receive a current supply. Thermocouples 5 and 6 are differentially connected to the sample cell 2 and the standard substance cell 3, respectively.
It is configured to detect the temperature difference of. One output of the thermocouples 5 and 6 is supplied to a PID control circuit 1 via an amplifier 8.
Output to 2.

一方、ヒータ4には、電流調整器9、電流検出器10、
及び遮断器11が直列に接続され、商用電力源からの電力
が供給されている。12は、比例、積分、微分定数を設定
するPID制御回路で、増幅器8からの温度信号と昇温速
度設定器13からの信号が入力しており、昇温速度設定器
13により設定された速度で温度上昇するように電流調整
器9を介してヒータ4への電流を調整するように構成さ
れている。
On the other hand, the heater 4 has a current regulator 9, a current detector 10,
And the circuit breaker 11 are connected in series, and electric power is supplied from a commercial electric power source. Reference numeral 12 denotes a PID control circuit for setting the proportional, integral, and differential constants. The PID control circuit receives a temperature signal from the amplifier 8 and a signal from the heating rate setting device 13, and receives a signal from the heating rate setting device.
The current to heater 4 is adjusted via current adjuster 9 so that the temperature rises at the speed set by 13.

14は、微分回路で、電流検出器10からの信号を微分し
てヒータ4に供給する電流の増加速度ΔI/ΔTを検出す
るものである。15は、最大電流増加速度記憶回路で、昇
温速度設定器13に設定されている昇温速度に許容される
最大電流増加速度を格納して後述する比較回路16に出力
するものである。16は、比較回路で、微分回路14と最大
電流増加速度記憶回路15からの信号を比較して、一致し
た時点で遮断器11をOFFにする信号を出力するものであ
る。
Numeral 14 denotes a differentiating circuit for differentiating a signal from the current detector 10 and detecting an increasing speed ΔI / ΔT of the current supplied to the heater 4. Reference numeral 15 denotes a maximum current increase speed storage circuit which stores the maximum current increase speed allowed for the temperature increase speed set in the temperature increase speed setting device 13 and outputs it to a comparison circuit 16 described later. A comparison circuit 16 compares the signals from the differentiating circuit 14 and the maximum current increasing speed storage circuit 15 and outputs a signal for turning off the circuit breaker 11 when they match.

この実施例において、試料セル2に試料を、また標準
物質セル3に標準物質を収容して装置を作動させると、
PID制御回路12は、昇温速度設定器13に設定されている
昇温速度を実現する電流を、電流調整器9を介してヒー
タ4に供給させて昇温させる。これにより試料セル2
は、その組成等に基づいて吸熱、または発熱反応を起こ
す。この吸熱、発熱反応は、熱電対5、6により両セル
5、6間の温度差として検出される。このようにして昇
温速度設定器13に設定された昇温速度でヒータ4を所定
温度まで発熱させることにより試料の特性を知ることが
できる。
In this embodiment, when the sample is stored in the sample cell 2 and the standard substance is stored in the standard substance cell 3 and the apparatus is operated,
The PID control circuit 12 supplies a current for realizing the heating rate set in the heating rate setting device 13 to the heater 4 via the current regulator 9 to increase the temperature. Thereby, the sample cell 2
Causes an endothermic or exothermic reaction based on its composition and the like. The endothermic and exothermic reactions are detected by the thermocouples 5 and 6 as a temperature difference between the cells 5 and 6. In this manner, the characteristics of the sample can be known by causing the heater 4 to generate heat to the predetermined temperature at the heating rate set in the heating rate setting device 13.

このような昇温動作に並行して微分回路14は、電流検
出器10からの電流値信号を受けて電流の増加速度ΔI/Δ
Tを検出する。正常に動作している場合には、増加速度
ΔI/ΔTは、最大電流増加速度記憶回路15に格納されて
いる最大電流増加速度を越えることはない。
In parallel with such a temperature raising operation, the differentiating circuit 14 receives the current value signal from the current detector 10 and receives the current increasing rate ΔI / Δ
T is detected. When operating normally, the increasing speed ΔI / ΔT does not exceed the maximum current increasing speed stored in the maximum current increasing speed storage circuit 15.

一方、熱電対5、6の断線等により加熱炉1の温度が
検出できなくなると、PID制御回路12は、昇温速度設定
器13からの信号と熱電対6からの温度信号の差、つまり
誤差信号をゼルとすべく、電流調整器9により電流を急
速に増加させることになる(第2図の一点鎖線の部
分)。すなわち、温度信号の入力がないため、PID制御
回路12は、加熱炉1の温度が極めて低いものと看做し
て、設定温度にすべく極めて大きな電流を供給する動作
を行なう。
On the other hand, when the temperature of the heating furnace 1 cannot be detected due to the disconnection of the thermocouples 5 and 6, the PID control circuit 12 determines the difference between the signal from the heating rate setting device 13 and the temperature signal from the thermocouple 6, that is, the error. The current is rapidly increased by the current regulator 9 in order to make the signal into a signal (a portion indicated by a chain line in FIG. 2). That is, since there is no input of the temperature signal, the PID control circuit 12 considers that the temperature of the heating furnace 1 is extremely low, and performs an operation of supplying an extremely large current to reach the set temperature.

このため、微分回路14により検出された電流の変化速
度ΔI/ΔTは、極めて大きくなって最大電流増加速度記
憶回路15の値を越えることになり、このため比較回路16
は、信号を出力して遮断器11をOFFにさせてヒータ4へ
の電流供給を断つ。
For this reason, the change rate ΔI / ΔT of the current detected by the differentiating circuit 14 becomes extremely large and exceeds the value of the maximum current increasing speed storage circuit 15, so that the comparing circuit 16
Outputs a signal, turns off the circuit breaker 11, and cuts off the current supply to the heater 4.

これによりヒータ4の温度上昇が停止し、試料の急激
な温度上昇が未然に防止されることになる。
As a result, the temperature rise of the heater 4 is stopped, and a rapid temperature rise of the sample is prevented.

第3図は本発明の第2実施例を示すものであって、図
中符号20は、最大電流演算回路で、昇温速度設定器13に
より設定された昇温速度で加熱炉1を作動させた時の電
流値を電流検出器10により検出し、各時点(Ts)での電
流I(Ts)に一定の比率K、例えば1.01乃至1.1を乗算
した値Im(Ts)を最大電流値記憶回路22に出力するよう
に構成されている。21は、比較回路で、最大電流値記憶
回路22の比較データIm(Ts)と電流検出器10からの電流
値I(Ts)とを比較し、電流値I(Ts)が最大電流値記
憶回路22の値Im(Ts)を越えた時点で遮断器11をOFFに
する信号を出力するものである。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 20 denotes a maximum current operation circuit which operates the heating furnace 1 at the heating rate set by the heating rate setting unit 13. The current value at that time is detected by the current detector 10, and the value I m (T s ) obtained by multiplying the current I (T s ) at each time point (T s ) by a constant ratio K, for example, 1.01 to 1.1, is maximized. It is configured to output to the current value storage circuit 22. A comparison circuit 21 compares the comparison data I m (T s ) of the maximum current value storage circuit 22 with the current value I (T s ) from the current detector 10 and determines that the current value I (T s ) is the maximum. When the value exceeds the value Im (T s ) of the current value storage circuit 22, a signal for turning off the circuit breaker 11 is output.

この実施例において、分析に先立って、加熱炉1に試
料を収容することなく、昇温速度設定器13に設定されて
いる昇温速度でもって加熱炉1を作動させる。演算回路
22は、各時点(Ts)毎の電流検出器10からの電流値I
(Ts)に一定の比率Kを乗算した値Im(Ts)を最大電流
値記憶回路22に格納する。
In this embodiment, prior to the analysis, the heating furnace 1 is operated at the heating rate set in the heating rate setting unit 13 without storing the sample in the heating furnace 1. Arithmetic circuit
22 is a current value I from the current detector 10 at each time point (T s ).
A value Im (T s ) obtained by multiplying (T s ) by a constant ratio K is stored in the maximum current value storage circuit 22.

このようにして最高温度までの電流に対する比較デー
タを格納した段階で、加熱炉1を室温に戻し、試料を収
容して再び加熱炉1を作動させる。比較回路21は、昇温
速度設定回路13の動作タイミングに合せて最大電流値記
憶回路22から比較データIm(Ts)を読み出し、このデー
タIm(Ts)と電流検出器10からの値I(Ts)を比較す
る。加熱炉1が昇温速度設定器13に設定されている昇温
速度で温度上昇している場合には、加熱炉1の電流値は
最大電流値記憶回路22の比較データIm(Ts)を超えるこ
とにはならない。
When the comparison data for the current up to the maximum temperature is stored in this way, the heating furnace 1 is returned to room temperature, the sample is stored, and the heating furnace 1 is operated again. Comparison circuit 21, in accordance with the operation timings of the heating rate setting circuit 13 reads the maximum current value comparing data I m from the storage circuit 22 (T s), from the data I m (T s) and the current detector 10 Compare the value I (T s ). When the temperature of the heating furnace 1 is rising at the heating rate set in the heating rate setting unit 13, the current value of the heating furnace 1 is compared with the comparison data I m (T s ) of the maximum current value storage circuit 22. Is not exceeded.

一方、熱電対5、6からの温度信号が途絶えると、PI
D制御回路12は、昇温速度設定器13からの信号と熱電対
5、6からの温度信号の差、つまり誤差信号をゼロとす
べく、電流調整器9により電流を急速に増加させること
になる。
On the other hand, if the temperature signals from thermocouples 5 and 6 are interrupted, PI
The D control circuit 12 causes the current regulator 9 to rapidly increase the current so as to make the difference between the signal from the heating rate setting device 13 and the temperature signal from the thermocouples 5 and 6, that is, the error signal zero. Become.

このため、電流検出器10により検出された電流値I
(Ts)が最大電流値記憶回路22に格納されている比較デ
ータの値Im(Ts)を越えることになるから、比較回路21
は信号を出力して電流遮断器11をOFFにさせてヒータ4
への電流を断つことになる。
Therefore, the current value I detected by the current detector 10 is
Since (T s ) exceeds the value of the comparison data Im (T s ) stored in the maximum current value storage circuit 22, the comparison circuit 21
Outputs a signal to turn off the current breaker 11 and turn on the heater 4.
Will cut off the current to.

なお、上述した実施例においては熱分析装置に適用し
た場合に例を採って説明したが、ガスクロマトグラフの
試料加熱炉等、他の昇温炉に適用しても同様の効果をも
たらすことは明らかである。
In the above-described embodiment, an example has been described in which the present invention is applied to a thermal analyzer. However, it is apparent that the same effect can be obtained by applying the present invention to another heating furnace such as a sample heating furnace of a gas chromatograph. It is.

(発明の効果) 以上、説明したように本発明においては試料容器を加
熱するヒータに供給される電流を検出する手段と、電流
の変化速度を検出する電流変化速度検出手段と、許容さ
れる電流の変化速度を設定する最大値記憶手段と、電流
変化速度検出手段と最大値記憶手段からの信号を比較し
て電流変化速度が設定値を越えた場合に信号を出力する
比較手段と、比較手段からの信号によりヒータへの電流
供給を断つ手段を備えしたので、加熱炉からの温度信号
が途絶えた場合にあっても、加熱炉への電流供給を速や
かに停止して急激な温度上昇を防止することができる。
(Effect of the Invention) As described above, in the present invention, a means for detecting a current supplied to a heater for heating a sample container, a current change speed detecting means for detecting a change speed of the current, and an allowable current A maximum value storage means for setting a change rate of the current, a comparison means for comparing signals from the current change rate detection means and the maximum value storage means and outputting a signal when the current change rate exceeds a set value; A means to cut off the current supply to the heater by the signal from the heater, so that even if the temperature signal from the heating furnace is interrupted, the current supply to the heating furnace is stopped immediately to prevent a sharp rise in temperature. can do.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す装置の構成図、第2図
は同上装置の動作を示す線図、及び第3図は本発明の他
の実施例を示す構成図である。 1……加熱炉、2……試料セル 3……標準物質セル、4……ヒータ 5、6……熱電対、7、8……前置増幅器
FIG. 1 is a block diagram of an apparatus showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the operation of the above apparatus, and FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the present invention. 1 ... heating furnace, 2 ... sample cell 3 ... standard material cell, 4 ... heater 5, 6 ... thermocouple, 7, 8 ... preamplifier

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】試料容器を加熱するヒータに供給される電
流を検出する手段と、前記電流の変化速度を検出する電
流変化速度検出手段と、許容される電流の変化速度を設
定する最大値記憶手段と、電流変化速度検出手段と最大
値記憶手段からの信号を比較して電流変化速度が設定値
を越えた場合に信号を出力する比較手段と、比較手段か
らの信号により前記ヒータへの電流供給を断つ手段を備
えてなる分析用加熱炉温度制御装置。
1. A means for detecting a current supplied to a heater for heating a sample container, a current change rate detecting means for detecting a change rate of the current, and a maximum value storage for setting an allowable current change rate. Means for comparing a signal from the current change rate detection means and the maximum value storage means to output a signal when the current change rate exceeds a set value; and a current to the heater based on a signal from the comparison means. An analysis furnace temperature control device comprising means for cutting off the supply.
【請求項2】試料容器を加熱するヒータに供給される電
流を検出する電流検出手段と、前記電流の変化速度を検
出する電流変化速度検出手段と、前記ヒータの昇温速度
を設定する昇温速度設定手段と、前記昇温速度から許容
される電流の最大値を演算する演算手段と、演算結果を
格納する最大電流記憶手段と、前記電流検出手段と最大
電流記憶手段の値を比較してヒータへの電流が超過した
時点で信号を出力する比較手段と、比較手段からの信号
により前記ヒータへの電流供給を断つ手段を備えてなる
分析用加熱炉温度制御装置。
2. A current detecting means for detecting a current supplied to a heater for heating a sample container, a current changing rate detecting means for detecting a changing rate of the current, and a temperature increasing means for setting a temperature increasing rate of the heater. Speed setting means, calculating means for calculating the maximum value of the current allowed from the heating rate, maximum current storing means for storing the calculation result, and comparing the values of the current detecting means and the maximum current storing means. An analysis furnace temperature control apparatus comprising: a comparison unit that outputs a signal when a current to a heater is exceeded; and a unit that cuts off current supply to the heater in accordance with a signal from the comparison unit.
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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
針谷哲三、外2名、"スタンドアロン熱重量測定装置の開発"、島津評論,株式会社島津製作所、1989年、第46巻、第1号

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