JP7156047B2 - クロマトグラフ装置およびロードスイッチ回路 - Google Patents
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Description
図1は実施の形態に係るクロマトグラフ装置における主としてクロマトグラフィ検出器の構成を示すブロック図である。
図2は図1のロードスイッチ回路11の構成を示す回路図である。ロードスイッチ回路11は、PチャネルMOSFET(金属酸化物電界効果トランジスタ;以下、トランジスタと略記する。)Q1、NチャネルMOSFET(金属酸化物電界効果トランジスタ;以下、トランジスタと略記する)Q2、コンデンサC1、および抵抗R1,R2,R3を含む。
本実施の形態に係るロードスイッチ回路11の効果を評価するために、実施例および比較例のロードスイッチ回路11のシミュレーションを行った。図4は実施例のロードスイッチ回路の構成を示す回路図である。図5は比較例のロードスイッチ回路の構成を示す回路図である。
図8は図1のクロマトグラフィ検出器10を含むクロマトグラフ装置の構成を示すブロック図である。図8のクロマトグラフ装置100は、液体クロマトグラフ装置である。
本実施の形態に係るクロマトグラフ装置100に用いられるロードスイッチ回路11においては、トランジスタQ1のターンオン時間を確保しつつトランジスタQ1のターンオフ時間を短くすることができる。それにより、突入電流を低減するとともにターンオフ時の発熱量を低減することができる。そのため、小さい定格電流容量を有するトランジスタQ1を用いることができるので、トランジスタQ1のコストおよび寸法を低減することができる。また、抵抗R3およびダイオードD1は、トランジスタQ1に比べて安価である。したがって、ロードスイッチ回路11の部品コストおよび部品サイズを低減することが可能となる。また、クロマトグラフィ検出器10およびそれを用いたクロマトグラフ装置100の部品コストを低減することが可能となる。
(6-1)
上記実施の形態では、負荷回路15がランプ点灯回路12、モータ駆動回路13およびヒータ駆動回路14を含むが、負荷回路15がランプ点灯回路12、モータ駆動回路13およびヒータ駆動回路14の一部を含んでもよい。
上記実施の形態では、ロードスイッチ回路11がクロマトグラフィ検出器10内の負荷回路15に接続されるが、ロードスイッチ回路11がクロマトグラフ装置100の他の動作部に接続されてもよい。例えば、ロードスイッチ回路11が試料導入部120におけるモータ駆動回路またはカラムオーブン150内のヒータ駆動回路等に接続されてもよい。
上記実施の形態のロードスイッチ回路11において、トランジスタQ1のソースとノードN1との間に抵抗等の他の回路素子が設けられてもよい。また、トランジスタQ1のドレインと負荷回路15との間に抵抗等の他の回路素子が設けられてもよい。コンデンサC1が他の回路素子を通してノードN1とノードN2との間に接続されてもよい。抵抗R1が他の回路素子を通してノードN1とノードN2との間に接続されてもよい。抵抗R2が他の回路素子を通してノードN2とノードN3との間に接続されてもよい。抵抗R3が他の回路素子を通してノードN1とノードN3との間に接続されてもよい。ダイオードD1が他の回路素子を通してノードN2とノードN3との間に接続されてもよい。トランジスタQ1のゲートが他の回路素子を通してノードN2に接続されてもよい。トランジスタQ2が他の回路素子を通してノードN3とノードN4との間に接続されてもよい。抵抗R4が他の回路素子を通してダイオードD1のアノードとノードN3との間に接続されてもよい。
上記実施の形態では、トランジスタQ1,Q2がMOSFETであるが、第1のスイッチ素子としてバイポーラトランジスタまたはIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor;絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等の他の種類のスイッチ素子が用いられてもよく、第2のスイッチ素子としてバイポーラトランジスタまたはIGBT等の他の種類のスイッチ素子が用いられてもよい。
上記実施の形態では、第1~第4の抵抗素子として抵抗R1~R4が用いられているが、第1~第4の抵抗素子として抵抗成分を有する他の回路素子が用いられてもよい。また、上記実施の形態では、容量素子としてコンデンサC1が用いられているが、容量素子として容量成分を有する他の回路素子が用いられてもよい。
上記実施の形態では、バイパス回路B1が抵抗R3およびダイオードD1により構成されるが、バイパス回路B1がフォトカプラまたはトランジスタ等のスイッチ素子により構成されてもよい。この場合、抵抗R3およびダイオードD1の代わりにスイッチ素子がノードN1とノードN2との間に接続される。スイッチ素子は検出器制御部30等の制御回路によりトランジスタQ1のターンオフ時にオン状態にされる。
上記実施の形態では、トランジスタQ1のゲート電位を変化させるために抵抗R1,R2およびトランジスタQ2が設けられているが、抵抗R2およびトランジスタQ2の代わりに他のゲート電位制御回路が設けられてもよい。
上記実施の形態では、クロマトグラフ装置100が液体クロマトグラフ装置であるが、クロマトグラフ装置が超臨界流体クロマトグラフ装置等の他のクロマトグラフ装置であってもよい。
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明する。上記実施の形態では、ランプ点灯回路12、モータ駆動回路13またはヒータ駆動回路14が動作部の例であり、トランジスタQ1が第1のスイッチ素子の例であり、ゲートが制御端子の例であり、コンデンサC1が容量素子の例であり、抵抗R1が第1の抵抗素子の例であり、抵抗R2が第2の抵抗素子の例であり、抵抗R3が第3の抵抗素子の例であり、抵抗R4が第4の抵抗素子の例である。トランジスタQ2が第2のスイッチ素子の例であり、電源電圧Vccが直流電圧の例であり、接地電位GNDが基準電位の例であり、ノードN1~N4が第1~第4のノードの例である。上記実施の形態では、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。
上述した複数の例示的な実施の形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
(第1項) 一態様に係るクロマトグラフ装置は、
クロマトグラフを構成する複数の動作部と、
直流電力の供給をオンおよびオフするロードスイッチ回路とを備え、
前記複数の動作部のうち少なくとも1つの動作部は、前記ロードスイッチ回路に負荷回路として接続され、
前記ロードスイッチ回路は、
直流電圧を受ける第1のノードと前記負荷回路との間に接続され、第2のノードの電位を受ける制御端子を有する第1のスイッチ素子と、
前記第1のノードと前記第2のノードとの間に接続された容量素子と、
前記第1のノードと前記第2のノードとの間に接続された第1の抵抗素子と、
前記第1のスイッチ素子のターンオフ時に前記第1のノードと前記第2のノードとの間に電流を流すバイパス回路とを含んでいてよい。
(第2項)
第1項に記載のクロマトグラフ装置において、
前記バイパス回路は、前記第1のスイッチ素子のターンオフ時に前記第1のノードから前記第2のノードへ電流を流す一方向性導通回路を含んでもよい。
(第3項) 第2項に記載のクロマトグラフ装置において、
前記ロードスイッチ回路は、
前記第2のノードと第3のノードとの間に接続された第2の抵抗素子をさらに含み、
前記一方向性導通回路は、
前記第1のノードと前記第3のノードとの間に接続された第3の抵抗素子と、
前記第3のノードと前記第2のノードとの間に接続されたダイオードとを含んでもよい。
(第4項) 第3項に記載のクロマトグラフ装置において、
前記ロードスイッチ回路は、
前記第3のノードと基準電位に設定される第4のノードとの間に接続された第2のスイッチ素子と、
前記ダイオードのアノードと前記第2のノードとの間に接続された第4の抵抗素子をさらに含んでもよい。
(第5項) 第1項~第4項のいずれか一項に記載のクロマトグラフ装置において、
前記クロマトグラフは、
分析カラムと、
前記分析カラムにより分離された試料の成分を検出する検出器と、
電源回路とを含み、
前記検出器は、前記ロードスイッチ回路および前記負荷回路を含み、
前記ロードスイッチ回路は、前記電源回路と前記負荷回路との間に接続されてもよい。
(第6項) 他の態様に係るロードスイッチ回路は、
クロマトグラフ装置の負荷回路への直流電力の供給をオンおよびオフするロードスイッチ回路であって、
直流電圧を受ける第1のノードと前記負荷回路との間に接続され、第2のノードの電位を受ける制御端子を有する第1のスイッチ素子と、
前記第1のノードと前記第2のノードとの間に接続された容量素子と、
前記第1のノードと前記第2のノードとの間に接続された第1の抵抗素子と、
前記第1のスイッチ素子のターンオフ時に前記第1のノードと前記第2のノードとの間に電流を流すバイパス回路とを含んでいてよい。
Claims (5)
- クロマトグラフを構成する複数の動作部と、
直流電力の供給をオンおよびオフするロードスイッチ回路とを備え、
前記複数の動作部のうち少なくとも1つの動作部は、前記ロードスイッチ回路に負荷回路として接続され、
前記ロードスイッチ回路は、
直流電圧を受ける第1のノードと前記負荷回路との間に接続され、第2のノードの電位を受ける制御端子を有する第1のスイッチ素子と、
前記第1のノードと前記第2のノードとの間に接続された容量素子と、
前記第1のノードと前記第2のノードとの間に接続された第1の抵抗素子と、
前記第1のスイッチ素子のターンオフ時に前記第1のノードと前記第2のノードとの間に電流を流すバイパス回路と、
前記第2のノードと第3のノードとの間に接続された第2の抵抗素子と、
前記第3のノードと基準電位に設定される第4のノードとの間に接続された第2のスイッチ素子とを含み、
前記バイパス回路は、前記第1のスイッチ素子のターンオフ時に前記第1のノードから前記第2のノードへ電流を流す一方向性導通回路を含み、
前記一方向性導通回路は、
前記第3のノードと前記第2のノードとの間に接続されたダイオードを含み、
前記ロードスイッチ回路は、
前記ダイオードのアノードと前記第3のノードとの間に接続された第4の抵抗素子をさらに含む、クロマトグラフ装置。 - 前記一方向性導通回路は、
前記第1のノードと前記ダイオードのアノードとの間に接続された第3の抵抗素子をさらに含む、請求項1記載のクロマトグラフ装置。 - 前記クロマトグラフは、
分析カラムと、
前記分析カラムにより分離された試料の成分を検出する検出器と、
電源回路とを含み、
前記検出器は、前記ロードスイッチ回路および前記負荷回路を含み、
前記ロードスイッチ回路は、前記電源回路と前記負荷回路との間に接続された、請求項1または2記載のクロマトグラフ装置。 - クロマトグラフ装置の負荷回路への直流電力の供給をオンおよびオフするロードスイッチ回路であって、
直流電圧を受ける第1のノードと前記負荷回路との間に接続され、第2のノードの電位を受ける制御端子を有する第1のスイッチ素子と、
前記第1のノードと前記第2のノードとの間に接続された容量素子と、
前記第1のノードと前記第2のノードとの間に接続された第1の抵抗素子と、
前記第1のスイッチ素子のターンオフ時に前記第1のノードと前記第2のノードとの間に電流を流すバイパス回路と、
前記第2のノードと第3のノードとの間に接続された第2の抵抗素子と、
前記第3のノードと基準電位に設定される第4のノードとの間に接続された第2のスイッチ素子とを含み、
前記バイパス回路は、前記第1のスイッチ素子のターンオフ時に前記第1のノードから前記第2のノードへ電流を流す一方向性導通回路を含み、
前記一方向性導通回路は、
前記第3のノードと前記第2のノードとの間に接続されたダイオードを含み、
前記ロードスイッチ回路は、
前記ダイオードのアノードと前記第3のノードとの間に接続された第4の抵抗素子をさらに含む、ロードスイッチ回路。 - 前記一方向性導通回路は、
前記第1のノードと前記ダイオードのアノードとの間に接続された第3の抵抗素子をさらに含む、請求項4記載のロードスイッチ回路。
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