(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分析用の部品を収容する温調対象の温度を制御する分析用温度制御装置であって、
前記温調対象の温度を検知する温度センサと、
前記温調対象を加熱するヒータと、
前記温調対象、前記温度センサ及び前記ヒータを収容する外装と、
前記外装内に外気を送りこむために駆動されるファンと、
前記温度センサの検知温度に基づいて、前記ヒータへの通電量を制御するヒータ制御部と、
前記ヒータ制御部により制御される前記ヒータの通電量に基づいて、前記ファンの駆動を制御するファン制御部と、を備えることを特徴とする分析用温度制御装置。
【請求項２】
前記ファン制御部は、前記ヒータへの通電量を表す数値を閾値と比較することにより、その比較結果に基づいて、前記ファンの駆動を制御することを特徴とする請求項１に記載の分析用温度制御装置。
【請求項３】
分析用の部品を収容する温調対象と、
前記請求項１又は２に記載の分析用温度制御装置と、を備えることを特徴とする分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分析用の部品を収容する温調対象の温度を制御する分析用温度制御装置、及び、これを備えた分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、試料から放出される光を分光する分光器、及び、当該分光器の温度を調節する温度調節装置を備える分析装置が知られている。分光器は、試料から放出された光を各波長ごとに分光させる回折格子や、分光された光を通過させる射出スリットなどの分析用の部品を筐体内に収容して構成されている。そして、分析装置では、温度調節装置によって、分光器の温度（筐体内の温度）が一定に保たれた状態で、測定が行われる。これにより、分析装置における測定の精度を高めることができる（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１に記載の分析装置は、分光器と外装との間に、電気ヒータ、ファン及び温度センサを備えている。そして、温度調節装置は、これらの部品を制御することで、分光器と外装との間の領域の温度を一定に保っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１５３５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来の分析装置では、分光器の温度を精度よく調整できない可能性があった。具体的には、外装内には、基板などの発熱する部材が配置されており、この影響で外装内に熱がこもることがある。そして、外装内に熱がこもることにより、分光器の温度が温調温度よりも高い温度にオーバーシュートした後、温調温度まで下がらなかったり、温調温度まで下がるのに時間がかかったりする場合があった。
【０００６】
そのため、外装に排気ファンを別途設け、当該排気ファンを駆動させることにより、外装内に熱がこもることを抑制することが検討される。しかし、このような構成の場合、排気ファンを常に駆動させると、多くの電力を消費する。そこで、例えば、外装の外側に別途センサを設け、当該センサの検知温度、すなわち外気の温度に応じて排気ファンを駆動させる構成にすることが考えられるが、この場合は、構成が複雑になり、コストがかかってしまう。また、外乱などの影響でセンサの検知温度が実際の温度とは異なる場合に、排気ファンを適切に制御することができず、分光器の温度を精度よく調整できないおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成でありながら、温調対象の温度を精度よく調整でき、かつ、省電力化を図ることができる分析用温度制御装置、及び、これを備えた分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明に係る分析用温度制御装置は、分析用の部品を収容する温調対象の温度を制御する分析用温度制御装置であって、温度センサと、ヒータと、外装と、ファンと、ヒータ制御部と、ファン制御部と、を備える。温度センサは、前記温調対象の温度を検知する。前記ヒータは、前記温調対象を加熱する。前記外装は、前記温調対象、前記温度センサ及び前記ヒータを収容する。前記ファンは、前記外装内に外気を送りこむために駆動される。前記ヒータ制御部は、前記温度センサの検知温度に基づいて、前記ヒータへの通電量を制御する。前記ファン制御部は、前記ヒータ制御部により制御される前記ヒータの通電量に基づいて、前記ファンの駆動を制御する。
【０００９】
このような構成によれば、ヒータ制御部は、温度センサの検知温度に基づいて、ヒータへの通電量を制御し、ファン制御部は、ヒータ制御部により制御されるヒータの通電量に基づいて、ファンの駆動を制御する。
【００１０】
そのため、ヒータの通電量に基づいて、外気の温度を間接的に検知することにより、外装内に熱がこもっていると判断されるときだけファンを駆動させることができる。
【００１１】
その結果、別途、外気の温度を検知するためのセンサを設け、当該センサの検知温度に基づいてファンを制御することなく、ファンの駆動を効率的に制御して、外装内に外気を送りこむことができる。
【００１２】
ゆえに、外装内に熱がこもることを抑制でき、温調対象の温度を精度よく調整できる。また、簡易な構成でありながら、ファンを効率的に駆動させることができ、省電力化を図ることができる。
すなわち、本発明に係る分析用温度制御装置によれば、簡易な構成でありながら、温調対象の温度を精度よく調整でき、かつ、省電力化を図ることができる。
【００１３】
（２）また、前記ファン制御部は、前記ヒータへの通電量を閾値と比較することにより、その比較結果に基づいて、前記ファンの駆動を制御してもよい。
【００１４】
このような構成によれば、ヒータの通電量を表す数値を閾値と比較するだけの簡易な制御で、ファンを効率的に駆動させることができる。
【００１５】
（３）本発明に係る分析装置は、温調対象と、分析用温度制御装置と、を備える。前記温調対象は、分析用の部品を収容する。
【００１６】
このような構成によれば、ファンの動作によって、温調対象の温度を適切に保つことができる。
そのため、精度のよい分析結果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ファン制御部は、ヒータ制御部により制御されるヒータの通電量に基づいて、ファンの駆動を制御するため、簡易な構成でありながら、温調対象の温度を精度よく調整でき、かつ、省電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光分析装置を示した概略的な側断面図である。
【図２】図１の発光分析装置の制御部、及び、その周辺の部材の具体的構成を示したブロック図である。
【図３】発光分析装置のヒータの出力値、及び、温度センサの検知温度の経時的変化の一例を示したグラフである。
【図４】発光分析装置の制御部による処理の一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
１．発光分析装置の全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る発光分析装置１を示した概略的な側断面図である。この発光分析装置１は、例えば、ＯＥＳ（Optical Emission Spectroscopy）により分析を行う装置であるが、これに限られるものではない。
発光分析装置１は、ハウジング１２と、外装２と、ファン３と、電極４と、分光器５とを備えている。
外装２は、ハウジング１２内に配置されている。外装２は、ボックス形状に形成されている。外装２は、例えば、金属製の鋳物により形成されている。
【００２０】
ファン３は、外装２に取り付けられている。ファン３は、図示しないモータの駆動力が付与されることにより回転して、外装２内の空気を排気させる。これにより、外装２に形成された図示しない開口から、外装２内に外気が取り込まれる。
電極４は、ハウジング１２内に配置されている。具体的には、電極４は、分析対象となる金属試料６（試料６）とともに、ハウジング１２と外装２との間の領域に配置されている。試料６は、電極４の先端に対向するように配置されている。
【００２１】
分光器５は、外装２内に配置（収容）されている。分光器５は、筐体７と、ヒータ８と、温度センサ９と、回折格子１０と、検出器１１とを備えている。
【００２２】
筐体７は、ボックス形状に形成されている。筐体７は、例えば、金属製の鋳物により形成されている。また、図示しないが、筐体７及び外装２のそれぞれには、試料６からの光を内部に取り込むためのスリットが形成されている。なお、筐体７が、温調対象の一例である。
ヒータ８は、筐体７に取り付けられている。
【００２３】
温度センサ９は、筐体７に取り付けられている。温度センサ９は、筐体７の温度を検知するように構成されている。
回折格子１０は、筐体７内に配置されている。回折格子１０は、入射する光を波長ごとに分光し、当該分光した光を検出器１１に向けて出射（反射）する。
【００２４】
検出器１１は、筐体７内に配置されており、回折格子１０と間隔を隔てて配置されている。検出器１１には、回折格子１０から出射された光が入射される。検出器１１は、入射される各波長の光を検出し、検出した光の強度に応じて検出信号を出力するように構成されている。なお、検出器１１及び回折格子１０が、分析用の部品の一例である。
発光分析装置１において試料６の分析を行う際は、まず、電極４に高電圧が印加される。そして、放電が発生することにより、試料６が励起発光される。
【００２５】
試料６から発光した光は、外装２を介して筐体７内に入り込み、回折格子１０に入射する。そして、回折格子１０は、入射された光を波長ごとに分光し、当該分光した光を波長ごとに検出器１１に向けて出射する。これにより、試料６中の各元素に特有な波長を有する輝線スペクトルが取り出されて、検出器１１へと導かれることとなる。
【００２６】
検出器１１は、入射する光の強度に応じた検出信号を出力する。そして、検出器１１からの検出信号に基づいて、試料６中の各元素の定性分析及び定量分析が行われる。
【００２７】
このとき、詳しくは後述するが、温度センサ９は、筐体７の温度を検知している。そして、ヒータ８は、温度センサ９の検知温度に基づいて、筐体７を加熱する。また、ファン３が回転することにより、適宜、外装２内に外気が送り込まれる。これにより、発光分析装置１における分析中において、筐体７（分光器５）の温度が適切に保たれる。そのため、発光分析装置１において、精度よく分析が行われる。
【００２８】
２．制御部、及び、その周辺の部材の具体的構成
図２は、図１の発光分析装置１の制御部３１、及び、その周辺の部材の具体的構成を示したブロック図である。
発光分析装置１は、記憶部２１と、制御部３１とを備えている。
【００２９】
記憶部２１は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびハードディスクなどにより構成されている。記憶部２１は、設定情報として、設定温度２１１を記憶している。設定温度２１１は、分光器５の筐体７の温度に関する情報であって、記憶部２１に予め格納されている。なお、設定温度２１１は、ユーザによる操作部（図示せず）の操作によって、任意の値に設定されてもよい。
【００３０】
制御部３１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含む構成である。制御部３１は、ファン３、ヒータ８及び温度センサ９との間で、電気信号の入力又は出力が可能である。制御部３１は、必要に応じて記憶部２１に対するデータの入出力を行う。制御部３１は、ＣＰＵがプログラムを実行することにより、例えば、ヒータ制御部３１１及びファン制御部３１２として機能する。
【００３１】
ヒータ制御部３１１は、記憶部２１に記憶されている設定温度２１１を読み出し、温度センサ９が検知した筐体７の検知温度に基づいて、ヒータ８の動作を制御する。
【００３２】
ファン制御部３１２は、ヒータ制御部３１１によるヒータ８の制御に基づいて、ファン３の駆動、具体的には、ファン３に駆動力を付与するモータ（図示せず）の動作を制御する。
なお、ファン制御部３１２及びヒータ制御部３１１、並びに、上記した外装２、ファン３、ヒータ８及び温度センサ９が、分析用温度制御装置を構成している。
【００３３】
３．ヒータ制御部による制御
ヒータ制御部３１１は、ヒータ８の動作の制御として、ヒータ８の出力値を制御する。
具体的には、ヒータ制御部３１１は、例えば、ＰＩＤ制御により、ヒータ８の出力値を制御する。すなわち、ヒータ制御部３１１は、予め記憶部２１に記憶されている設定温度２１１の数値と、温度センサ９が検知する筐体７の検知温度の数値との差、その積分値、及び、その微分値に基づいて、ヒータ８の出力値を決定する。そして、ヒータ制御部３１１は、ヒータ８の出力値を一定時間が経過するたびに決定して、ヒータ８の動作を制御する。
【００３４】
なお、ヒータ制御部３１１が決定するヒータ８の出力値とは、ヒータ８への通電量を表す値であって、具体的には、上記一定期間におけるヒータ８への通電時間の割合（デューティ比）である。
【００３５】
図３は、発光分析装置１におけるヒータ８の出力値、及び、温度センサ９の検知温度の経時的変化の一例を示したグラフである。図３では、グラフＡが、ヒータ８の出力値を示しており、グラフＢが温度センサ９の検知温度を示している。
ヒータ制御部３１１は、発光分析装置１における分析中において、例えば、１秒経過するごとに、ヒータ８への通電量を決定する。
【００３６】
例えば、発光分析装置１における動作直後の時点において、温度センサ９が検知する筐体７の検知温度が、２５℃であり、記憶部２１に記憶されている設定温度２１１が、３８℃である場合を例に挙げて説明する。
この場合、ヒータ制御部３１１は、発光分析装置１における動作直後の時点において、温度センサ９が検知する筐体７の検知温度の数値（２５℃）と、設定温度２１１の値（３８℃）との差、その積分値、及び、その微分値に基づいて、ヒータ８への通電量を演算により決定する。そして、その後の１秒間において、ヒータ８への総通電量が決定した通電量になるような出力値（デューティ比）で、ヒータ制御部３１１によってヒータ８が制御される。
【００３７】
そして、発光分析装置１における動作直後から１秒経過すると、ヒータ制御部３１１によって、その時点において温度センサ９が検知する筐体７の検知温度の数値と、設定温度２１１（３８℃）の値との差、その積分値、及び、その微分値に基づいて、ヒータ８への通電量が演算により決定される。そして、その後の１秒間において、ヒータ８への総通電量が決定した通電量になるような出力値（デューティ比）で、ヒータ制御部３１１によってヒータ８が制御される。
その後は、上記した動作が、１秒ごとに繰り返される。
【００３８】
このようにして、ヒータ制御部３１１によって、ヒータ８への通電量が一定時間ごとに制御される。また、ヒータ８が制御されることにより、筐体７の温度は、設定温度２１１の値（３８℃）に徐々に近づく。
【００３９】
通常、外気の温度が高い場合には、筐体７の温度が上がりやすく、外気の温度が低い場合には、筐体７の温度が上がりにくい。そのため、外気の温度が高い場合には、筐体７の温度が所定温度に達するまでにおけるヒータ８への通電量は小さい。また、外気の温度が低い場合には、筐体７の温度が所定温度に達するまでにおけるヒータ８への通電量は大きい。
【００４０】
４．ファン制御部による制御
図４は、発光分析装置１の制御部３１による処理の一例を示したフローチャートである。
ファン制御部３１２は、ヒータ制御部３１１により制御されるヒータ８への通電量の数値、並びに、第１閾値Ｖ１及び第２閾値Ｖ２に基づいて、ファン３の駆動を制御する。
【００４１】
すなわち、ファン制御部３１２は、発光分析装置１の動作開始直後は、ファン３の駆動を開始せず、ヒータ８の出力値（通電量の数値）を第１閾値Ｖ１と比較して、ヒータ８の出力値が第１閾値Ｖ１未満になった場合に（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、ファン３の駆動を開始する（ステップＳ１０２）。
【００４２】
具体的には、図２及び図３に示すように、発光分析装置１の動作開始直後は、ファン３が回転しない状態で、筐体７がヒータ８によって加熱される。そして、筐体７の温度が上がるにつれて、ヒータ８の出力値が小さくなり、時間ｔ１において、ヒータ８の出力値が第１閾値Ｖ１未満になると、ファン制御部３１２は、ファン３の駆動を開始する。なお、第１閾値Ｖ１は、例えば、１０％である。
【００４３】
そして、ファン３の駆動が開始された後、ヒータ８の出力値が第１閾値Ｖ１未満であれば（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、ファン制御部３１２は、ファン３のオン状態を維持する（ステップＳ１０４）。また、ヒータ８の出力値が第１閾値Ｖ１以上になった場合には（ステップＳ１０３でＮＯ）、ヒータ８の出力値を第２閾値Ｖ２と比較して、ヒータ８の出力値が第２閾値Ｖ２未満であれば（ステップＳ１０６でＮＯ）、ファン制御部３１２は、ファン３のオン状態を維持する（ステップＳ１０４）。ファン制御部３１２は、発光分析装置１における温調が終了するまで、この制御を繰り返す（ステップＳ１０５でＮＯ）。
【００４４】
一方、ヒータ８の出力値が第１閾値Ｖ１以上になった場合であって（ステップＳ１０３でＮＯ）、さらに、ヒータ８の出力値が第２閾値Ｖ２以上となった場合には（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、ファン制御部３１２は、ファン３の駆動を停止する（ステップＳ１０７）。
【００４５】
すなわち、ヒータ８の出力値が大きくなり、時間ｔ２において、ヒータ８の出力値が第２閾値Ｖ２以上になると、ファン制御部３１２は、ファン３の駆動を停止する。なお、第２閾値Ｖ２は、例えば、２０％である。
【００４６】
その後は、ファン制御部３１２は、ヒータ８の出力値が第１閾値Ｖ１未満となるまで（ステップＳ１０１でＹＥＳとなるまで）、ファン３の駆動を開始しない。また、ファン制御部３１２は、発光分析装置１における温調が終了するまで、ヒータ８の出力値を第１閾値Ｖ１と比較する制御を繰り返す（ステップＳ１０８でＮＯ）。
そして、ヒータ８の出力値が第１閾値Ｖ１未満になると（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、ファン３の駆動が開始されて、ステップＳ１０２以降の上記動作が繰り返される。
【００４７】
このように、発光分析装置１では、ヒータ８の通電量の数値を第１閾値Ｖ１及び第２閾値Ｖ２と比較して、その比較結果に基づいて、ファン３の駆動を制御する。具体的には、ヒータ８の通電量の数値が、第１閾値Ｖ１未満である場合は、ヒータ８の通電量が小さいため、ファン制御部３１２は、外気の温度が高いと間接的に判断して、ファン３をオン状態にする。一方、ヒータ８の通電量の数値が、第２閾値Ｖ２未満である場合は、ヒータ８の通電量が大きいため、ファン制御部３１２は、外気の温度が低いと間接的に判断して、ファン３をオフ状態にする。
【００４８】
５．作用効果
（１）本実施形態では、図２に示すように、ヒータ制御部３１１は、温度センサ９の検知温度に基づいて、ヒータ８への通電量を制御する。そして、ファン制御部３１２は、図４に示すように、ヒータ制御部３１１により制御されるヒータ８の通電量に基づいて、ファン３の駆動を制御する。
【００４９】
そのため、ヒータ８への通電量に基づいて、外気の温度を間接的に検知することにより、外装２内に熱がこもっていると判断されるときだけファン３を駆動させることができる。
【００５０】
その結果、別途、外気の温度を検知するためのセンサを設け、当該センサの検知温度に基づいてファン３を制御することなく、ファン３の駆動を効率的に制御して、外装２内に外気を送りこむことができる。
【００５１】
ゆえに、外装２内に熱がこもることを抑制でき、筐体７の温度を精度よく調整できる。また、簡易な構成でありながら、ファン３を効率的に駆動させることができ、省電力化を図ることができる。
すなわち、発光分析装置１では、簡易な構成でありながら、筐体７の温度を精度よく調整でき、かつ、省電力化を図ることができる。
【００５２】
（２）また、本実施形態では、図４に示すように、ファン制御部３１２は、ヒータ８への通電量を表す数値を、第１閾値Ｖ１及び第２閾値Ｖ２と比較することにより、その比較結果に基づいて、ファン３の駆動を制御する。
そのため、ヒータ８への通電量を表す数値を、第１閾値Ｖ１及び第２閾値Ｖ２と比較するだけの簡易な制御で、ファン３を効率的に駆動させることができる。
【００５３】
６．変形例
上記の実施形態では、本発明に係る温度制御装置は、発光分析装置１に用いられるとして説明したが、本発明に係る温度制御装置は、発光分析装置以外の分析装置や、他の各種装置に適用可能である。
【００５４】
また、上記の実施形態では、ヒータ制御部３１１は、ＰＩＤ制御により、ヒータ８への通電量を制御するとして説明したが、ヒータ制御部３１１は、ＰＩＤ制御に限らず、ＰＩ制御などの他の制御態様でヒータ８への通電量を制御してもよい。
【００５５】
また、上記の実施形態では、発光分析装置１における動作直後からヒータ８が制御されるような構成について説明したが、これに限らず、発光分析装置１における動作の途中でヒータ８の制御が開始されてもよい。
【００５６】
また、上記の実施形態では、ファン３は、外装２内の空気を排気する排気ファンであるとして説明したが、ファン３は、外装２内に空気を吸気するための吸気ファンであってもよい。
【００５７】
また、上記の実施形態では、ファン制御部３１２は、ヒータ８への通電量を表す数値を、第１閾値Ｖ１及び第２閾値Ｖ２と比較することにより、ファン３の駆動を制御するとして説明したが、ファン制御部３１２は、ヒータ８への通電量の変化量を表す数値を閾値と比較するなど、他の方法による比較結果に基づいて、ファン３の駆動を制御してもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１    発光分析装置
２    外装
３    ファン
７    筐体
８    ヒータ
９    温度センサ
１０    回折格子
１１    検出器
３１    制御部
３１１    ヒータ制御部
３１２    ファン制御部
【図１】
0006471668.tif 000002
【図２】
0006471668.tif 000003
【図３】
0006471668.tif 000004
【図４】
0006471668.tif 000005