JPH08101183A - クロマトグラフ用オ−ブン - Google Patents

クロマトグラフ用オ−ブン

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JPH08101183A
JPH08101183A JP26179994A JP26179994A JPH08101183A JP H08101183 A JPH08101183 A JP H08101183A JP 26179994 A JP26179994 A JP 26179994A JP 26179994 A JP26179994 A JP 26179994A JP H08101183 A JPH08101183 A JP H08101183A
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JP
Japan
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temperature
fan
motor
speed
cooling
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JP26179994A
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Inventor
Hiroshi Tanihata
博司 谷畑
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 昇温時にはファンを低速で回転させ冷却時に
は高速で回転させることにより、昇温速度と冷却速度の
双方を十分に向上させることのできるクロマトグラフ用
オーブンを提供する。 【構成】 昇温時に、温度センサ9が検出した温度に応
じて、ハウジング21内の温度が所定温度より低いほど
低速回転となるファン26のモータの速度制御を行う昇
温時回転制御手段と、冷却時に、ファン26のモータを
最高速回転させる冷却時回転制御手段と、が設けられた
クロマトグラフ用オーブン。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ハウジング内の温度
をヒータとファンを用いて高速に昇温及び冷却するクロ
マトグラフ用オーブンに関する。
【0002】
【従来の技術】例えばガスクロマトグラフで昇温分析を
行う場合、オーブン内の温度を高速に所定温度まで昇温
して分析処理を行うと共に、高速に冷却して次の分析処
理に備えることにより、効率のよい分析作業を行うこと
ができる。
【0003】そこで、このようなガスクロマトグラフで
は、図6に示すようなオーブンが従来から用いられてい
た。このオーブンは、六面体からなる方形のハウジング
21を有し、後方壁の一方の端の上側には、その位置で
ハウジング21内の空気を外部に排出する排気孔22が
設けられると共に、この排気孔22の下方には、ここで
吸気した外気を後方壁の中央部でハウジング21内に送
り出す吸気孔23が形成されている。また、これらの吸
排気孔22,23の外気側の開口部には、回転ソレノイ
ド29によって開閉が同時に制御されるフラップ24,
24が設けられている。
【0004】上記ハウジング21の背後には誘導電動機
からなるACモータ25が配設され、このACモータ2
5の回転軸25aが後方壁の中央部を貫通してハウジン
グ21内に突出するようになっている。そして、ハウジ
ング21内のこの回転軸25aには、回転時に空気を周
囲方向に送り出すファン26が取り付けられている。ま
た、このファン26の周囲には、ヒータ27がコイル状
に配設されると共に、このファン26の前方には、中央
部がメッシュとなった流風制御板28が配置されてい
る。
【0005】上記オーブンは、昇温時には、図7に示す
ように、吸排気孔22,23のフラップ24,24を閉
鎖させた状態で、ヒータ27に通電しファン26を回転
させる。すると、ハウジング21内の空気は、矢印Aに
示すように、流風制御板28の中央部を通ってファン2
6により周囲方向に押し出され、ここでヒータ27で熱
せられて再びハウジング21内の前方に送り出される。
従って、この場合には、ヒータ27で熱せられた空気を
ファン26によってハウジング21内のみで攪拌するの
で、効率よく温度を上昇させることができる。
【0006】なお、この昇温により所定温度に達した後
は、ファン26を回転させたままの状態で、ハウジング
21内の適所に設けられた図示しない温度センサによっ
てこの温度を検出し、ヒータ27の通電を制御すること
により恒温状態を保つようにする。
【0007】そして、分析処理を終えた後の冷却時に
は、ヒータ27への通電は遮断され、図8及び図9に示
すように、吸排気孔22,23のフラップ24,24を
開放した状態でファン26を回転させる。すると、吸気
孔23から吸気された外部の空気は、図8の矢印Bに示
すように、ファン26によって周囲方向に押し出されて
流風制御板28の周囲から前方に送り出される。また、
このようにして攪拌されるハウジング21内の空気は、
図9の矢印Cに示すように、排気孔22を通って外部に
排出される。従って、この場合には、ファン26の回転
によりハウジング21内の空気を外気と入れ替えて温度
を迅速に低下させることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、冷却時にフ
ァン26の回転数を上げて風量を増やすと、吸排気孔2
2,23による空気の入れ替えがより促進され、冷却速
度を向上させることができる。しかしながら、昇温時に
同様にファン26を高速回転させると、吸排気孔22,
23のフラップ24,24が閉じているにもかかわら
ず、ハウジング21内での空気の流れが激しくなるため
に外部に漏れ出す空気の量が多くなり、加熱効率を悪化
させて昇温速度が低下する。また、逆に昇温時にファン
26の回転数を下げると、この空気の漏れが少なくなっ
て昇温速度が向上する。ところが、冷却時のファン26
も同じように低速回転にすると、空気の入れ替えが緩慢
になり今度は冷却速度が低下する。
【0009】このため、従来は、冷却速度が極端に遅く
ならないように昇温速度をある程度犠牲にして折衷的に
ファン26の回転速度を設定しなければならないので、
この昇温速度を十分に高めることができず、効率のよい
分析作業ができないという問題が生じていた。
【0010】この発明は、かかる事情に鑑みてなされた
ものであり、昇温時にはファンを低速で回転させ冷却時
には高速で回転させることにより、昇温速度と冷却速度
の双方を十分に向上させることのできるクロマトグラフ
用オーブンを提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】即ち、この発明は、上記
課題を解決するために、請求項1の発明は、昇温時に閉
鎖され冷却時に開放される吸排気孔を備えたハウジング
内に、昇温時に通電され冷却時に遮断されるヒータとモ
ータによって回転駆動されるファンと温度センサとが設
けられたクロマトグラフ用オーブンにおいて、昇温時
に、温度センサが検出した温度に応じて、この温度が所
定温度より低いほど低速回転となるファンのモータの速
度制御を行う昇温時回転制御手段と、冷却時に、ファン
のモータを最高速回転させる冷却時回転制御手段とが設
けられたことを特徴とする。
【0012】請求項2の発明は、上記モータが交流誘導
電動機であり、上記昇温時回転制御手段が交流電源の1
周期中の通電期間のデューティ比を制御する位相制御を
行うことによりモータの回転速度制御を行うことを特徴
とする。
【0013】
【作用】上記構成により、昇温時には、ハウジング内の
温度が低いほどファンの回転数が低くなるので、風量を
抑制して昇温速度を高めることができる。また、冷却時
にはファンを最高速で回転させ風量を増加させることが
できるので、冷却速度も向上させることができる。
【0014】モータの速度制御としては、直流電動機の
電圧制御や誘導電動機のインバータを用いた周波数制御
等が一般的である。これに対して請求項2の発明は、誘
導電動機を交流の位相制御により電圧制御するものであ
る。この場合、速度制御範囲がある程度限定されると共
に低速時の効率も低下するという欠点はあるものの、高
価で保守が面倒な直流電動機や高価なインバータを用い
る必要がなく、制御回路を安価に構成できるという利点
がある。
【0015】
【実施例】以下、この発明の具体的実施例について図面
を参照して説明する。
【0016】図1乃至図5はこの発明の一実施例を示す
ものであって、図1はオーブンの制御回路の構成を示す
ブロック図、図2は制御回路の位相制御の動作を示すタ
イムチャート、図3は制御回路の昇温時の制御動作を示
すフローチャート、図4は制御回路の冷却時の制御動作
を示すフローチャート、図5は制御回路の昇温冷却時の
動作を示すタイムチャートである。なお、この実施例の
ハウジング21の構成については、従来からのものと変
わるところはないので、上記図6をそのまま参照し説明
を省略する。
【0017】この実施例のクロマトグラフ用オーブンの
制御回路は、図1に示すように、制御用マイクロコンピ
ュータによって構成されている。このマイクロコンピュ
ータのCPU1には、内部バス2を介して、ROMとR
AMからなるメモリ3と入力インターフェイス4と第1
出力インターフェイス5と第2出力インターフェイス6
とが接続されている。また、この内部バス2には、イン
ターバルタイマ7と割り込みコントローラ8も接続され
ている。さらに、このCPU1の割り込み入力端子INT
には、割り込みコントローラ8からの割り込み要求が入
力されるようになっている。そして、このCPU1がオ
ーブンの制御を行うための主制御ルーチンや第1と第2
の割り込みルーチン等のプログラム群は、メモリ3に格
納されている。
【0018】上記入力インターフェイス4は、温度セン
サ9からの温度情報を随時入力しAD変換を行って所定
の入力ポートに書き込むようになっている。この温度セ
ンサ9は、ゼーベック効果による起電力を利用して温度
を検出する熱電対からなり、ハウジング21内の適所に
配置されて(図6では図示せず)、このハウジング21
内の温度を測定するようになっている。ただし、この温
度センサ9は、熱電対に限らず、これ以外の温度検出用
のセンサを用いることもできる。第1出力インターフェ
イス5は、内部バス2を介して所定の出力ポートに書き
込まれたデータを出力するようになっていて、具体的に
はこの出力ポートの特定のビットに“1”のデータが書
き込まれるとHレベルを出力し、“0”が書き込まれる
とLレベルを出力する。また、第2出力インターフェイ
ス6は、内部バス2を介して所定の出力ポートに書き込
まれたデータによってヒータ27と回転ソレノイド29
を制御するようになっている。インターバルタイマ7
は、内部バス2を介して設定された時間間隔を計時し、
この時間間隔が経過すると、割り込みコントローラ8に
割り込み要求を発する回路である。
【0019】ハウジング21内のファン26を回転させ
るためのACモータ25は、単相誘導電動機からなり、
図1に示すように、SSR10(Solid State Relay)
の光トライアック10aを介してAC電源11に接続さ
れている。なお、この光トライアック10aには、抵抗
とコンデンサからなるスイッチングノイズ除去用のフィ
ルタ回路12が接続されている。SSR10は、発光ダ
イオード10bが発光すると、光トライアック10aが
AC電源11の半周期の以降の期間にわたって導通し、
ACモータ25に電力を供給する光リレー回路である。
このSSR10の発光ダイオード10bは、上記第1出
力インターフェイス5の出力に接続されている。
【0020】AC電源11は、AC用フォトカプラ13
の双方向発光ダイオード13aにも接続されている。こ
のAC用フォトカプラ13は、双方向発光ダイオード1
3aによって交流信号をフォトトランジスタ13bに伝
えるAC用のフォトカプラである。そして、このフォト
トランジスタ13bからの出力は、抵抗Rを介してDC
の5V電源にプルアップされると共に、シュミット回路
14を介して上記割り込みコントローラ8に割り込み要
求として送られるようになっている。割り込みコントロ
ーラ8は、これらシュミット回路14や上記インターバ
ルタイマ7からの割り込み要求をCPU1に伝えると共
に、メモリ3内に格納されたそれぞれの割り込みルーチ
ンを起動させるための回路である。
【0021】上記の構成の制御回路における位相制御の
詳細を図2のタイムチャートに基づいて説明する。AC
電源11の電圧波形は図示のような正弦波波形となる。
そして、このAC電源11の電圧が入力されたAC用フ
ォトカプラ13は、出力がプルアップされているため
に、正弦波波形のピークでLレベルとなりゼロクロス点
ZでHレベルとなる逆全波整流波形の信号を出力する。
シュミット回路14は、高電圧のしきい値電圧Vth1 と
低電圧のしきい値電圧th2 を有する2値化回路であり、
これによって2値化した出力を反転して出力するように
なっている。また、AC用フォトカプラ13が出力する
この逆全波整流波形は、Hレベルに達する直前にしきい
値電圧Vth1 を超え、Hレベルに達した後にしきい値電
圧Vth2 よりも低レベルとなる。従って、シュミット回
路14の出力は、正弦波波形のゼロクロス点Zの直前で
Lレベルに立ち下がり、このゼロクロス点Zの後にHレ
ベルに立ち上がるAC電源11の半分の周期を有するパ
ルス波形となる。
【0022】割り込みコントローラ8は、上記シュミッ
ト回路14が出力するパルスの立ち下がりを検出してC
PU1に割り込み要求を発すると共に、第1の割り込み
ルーチンを起動させる。この第1の割り込みルーチン
は、第1出力インターフェイス5の特定のビットに
“0”を書き込んでから、メモリ3内で主制御ルーチン
と共有される共有変数の領域に記憶された時間間隔Dの
データをインターバルタイマ7に設定してこのタイマを
起動させた後に処理を終了する。従って、例えば共有変
数の内容が図示のように時間間隔D1 であったとする
と、インターバルタイマ7は、正弦波波形の各ゼロクロ
ス点Zの直前から時間間隔D1 後に計時を終えて出力を
立ち下げることになる。
【0023】割り込みコントローラ8は、上記インター
バルタイマ7の出力の立ち下がりを検出すると、CPU
1に割り込み要求を発すると共に、第2の割り込みルー
チンを起動させる。この第2の割り込みルーチンは、第
1出力インターフェイス5の特定のビットを“1”に書
き戻して処理を終了する。従って、第1出力インターフ
ェイス5の出力は、AC電源11の正弦波波形の各ゼロ
クロス点Zの直前にLレベルに立ち下がり、その後時間
間隔D1 後にHレベルに立ち上がるパルス波形となる。
そして、このパルスは、AC電源11の正弦波波形に同
期した半分の周期を有するものとなる。また、SSR1
0がこのパルスを入力すると、AC電源11の半周期ご
とに、一旦通電を遮断し、時間間隔D1 後にパルスがH
レベルに立ち上がってから通電を開始する動作を繰り返
す。従って、ACモータ25には、図示のように、AC
電源11の各半波波形の開始時にほぼ時間間隔D1 だけ
通電が遮断された電源電圧が印加されることになる。
【0024】また、上記制御回路は、主制御ルーチンに
よって共有変数の記憶内容が適宜書き換えられるように
なっている。従って、この共有変数の記憶内容が図示の
ように時間間隔D1 からこれより短い時間間隔D2 に書
き換えられたとすると、これ以降のインターバルタイマ
7の計時時間が時間間隔D2 に短縮される。すると、第
1出力インターフェイス5が出力するパルス波形も、こ
の時間間隔D2 に応じてデューティ比が大きくなり、A
Cモータ25へのAC電源11の各半周期ごとの通電期
間が延長される。この結果、この実施例の制御回路は、
共有変数に記憶させた時間間隔Dを適宜調整することに
より、第1出力インターフェイス5の出力パルスのデュ
ーティ比を変更して、ACモータ25に印加されるAC
電源11の位相制御を行うことができる。
【0025】ここで、ACモータ25に用いられる誘導
電動機は、印加電圧が変化すると、すべり(同期回転速
度と実際の回転速度との差の同期回転速度に対する比)
に対するトルク特性が推移し、これによって負荷曲線と
の交差点もすべりに対して移動するために回転速度が変
化する。このため、上記のようにAC電源11の位相制
御を行うと、これに応じて回転速度も変化することにな
り、例えば共有変数の記憶内容が時間間隔D1 から時間
間隔D2 に短縮されると、ACモータ25への通電期間
が延長されるので回転速度が高くなる。
【0026】上記構成の制御回路における主制御ルーチ
ンの動作を図3乃至図5に基づいて説明する。この主制
御ルーチンは、ハウジング21内の温度を図5に示す常
温T0 から目標となる処理温度T2 まで昇温し、また、
この処理温度T2 から常温T0 まで冷却する温度制御を
行う。
【0027】まず昇温時には、図3に示すルーチンが起
動され、ステップ(以下「S」という)1において、第
2出力インターフェイス6の出力ポートにデータを書き
出すことによりヒータ27を通電させると共に、回転ソ
レノイド29を制御して吸排気孔22,23を閉鎖させ
る(S2)。そして、入力インターフェイス4を介して
入力したハウジング21内の温度Tとメモリ3内に記憶
した処理温度T2 との温度差ΔTを計算することにより
これらを比較する(S3)。
【0028】昇温開始時には、ハウジング21内の温度
Tがまだ常温T0 付近であるため、この温度Tが処理温
度T2 よりも低い(温度差ΔTは正)と判断されて、算
出した温度差ΔTに応じた時間間隔Dをメモリ3内の共
有変数に設定する(S4)。ここでは、温度差ΔTと時
間間隔Dとを関数fで対応付け、温度Tが所定温度T1
以下の場合にはこの関数fが上記時間間隔D1 を返し、
温度Tが所定温度T1を超えた場合には上記時間間隔D2
を返すようにしている。また、この時間間隔Dの設定
が完了すると、ヒータ27の通電を維持させて(S
5)、S3の処理に戻り、温度Tが処理温度T2 に達す
るまでこれを繰り返す。
【0029】従って、この昇温時には、時刻t1 に温度
Tが所定温度T1 に達するまで、共有変数に時間間隔D
1 が設定されるので、上記第1出力インターフェイス5
が出力するパルスのデューティ比が小さくなりACモー
タ25が低速回転を行う。また、この後、温度Tが処理
温度T2 に達するまでは、共有変数に時間間隔D2 が設
定されるので、第1出力インターフェイス5が出力する
パルスのデューティ比が大きくなりACモータ25が比
較的高速で回転するようになる。この結果、温度Tがま
だ十分に低い場合には、ファン26を低速回転させてハ
ウジング21内の温度上昇を促進させ、また、この温度
Tが目標の処理温度T2 に近づくと、オーバーシュート
を避けるためにファン26の回転速度を少し速めて温度
上昇をある程度抑制するように制御するので、ハウジン
グ21内を処理温度T2 まで高速に上昇させることがで
きる。例えば、当初より共有変数に時間間隔D2 を設定
してファン26を比較的高速で回転させておくと、図5
に1点鎖線で示すように、温度Tが処理温度T2 に達す
るのが時刻t4 になる。しかも、ファン26が最高速で
回転した場合には、処理温度T2 に達するまでの時間が
さらに長くなる。これに対して、この実施例の制御回路
では、時刻t2 までの比較的短い時間でハウジング21
内の温度Tを目標の処理温度T2 まで昇温することがで
きる。
【0030】時刻t2 に温度Tが処理温度T2 に達する
と、上記S3の処理において、温度差ΔTが0であると
判断されるので、第1出力インターフェイス5の特定の
ビットのデータを常に“1”の状態にし、ここから出力
されるパルスのデューティ比を100%に設定してから
(S6)、再びS3の処理に戻る。この特定のビットの
データを常に“1”の状態にするには、例えば、割り込
みコントローラ8にシュミット回路14からの割り込み
要求をマスクさせるか、共有変数の時間間隔Dを0又は
極めて短い時間に設定すればよい。すると、ACモータ
25には全期間にわたって通電が行われるようになるの
で、ファン26が最高速で回転する。また、この場合に
は、ヒータ27への通電が直前の状態に維持される。
【0031】温度Tが処理温度T2 に達した後にさらに
上昇した場合には、上記S3の処理において、温度差Δ
Tが負の値であると判断されるので、上記S6と同じ処
理によりパルスのデューティ比を100%に設定してか
ら(S7)、ヒータ27への通電を遮断して(S8)、
再びS3の処理に戻る。また、温度Tが処理温度T2よ
りも低くなった場合には、S3の処理において温度差Δ
Tが正の値であると判断されるので、上記S4,S5の
処理によりファン26の回転速度を少し低下させると共
にヒータ27への通電を再開する。従って、時刻t2 か
ら時刻t3 までの間の分析処理中は、ハウジング21内
の温度が常に処理温度T2 となるように恒温状態が維持
される。
【0032】時刻t3 に分析処理が完了するとハウジン
グ21内が冷却される。この冷却時には、図4に示すル
ーチンが起動され、第2出力インターフェイス6の出力
ポートにデータを書き出すことにより、上記S8の処理
と同様にヒータ27への通電を遮断すると共に(S1
1)、回転ソレノイド29を制御して吸排気孔22,2
3を開放させる(S12)。また、上記S6,S7の処
理と同様に第1出力インターフェイス5の特定のビット
のデータを常に“1”の状態する(S13)。従って、
この冷却時には、ファン26が最高速で回転し、吸排気
孔22,23を通じて迅速に空気の入れ替えを行うこと
ができるので、ハウジング21内の温度Tを急速に常温
T0 まで冷却することができる。
【0033】なお、上記実施例では、ファン26の回転
数をハウジング21内の温度に応じて3段階に分けて制
御しているが、低速と高速だけの2段階又は4段階以上
若しくは無段階に制御することも可能である。
【0034】また、上記実施例では、AC電源11を位
相制御するためのトリガの生成にマイクロコンピュータ
を用いたが、別途トリガ回路を設けてこの位相角をマイ
クロコンピュータ又は他の回路機器で制御するように構
成することもできる。ただし、上記実施例のようにオー
ブンの主制御ルーチンを実行するためのマイクロコンピ
ュータを利用すれば、回路構成を簡易化することができ
る。そして、この際光デバイスのSSR10やAC用フ
ォトカプラ13を用いてAC電源11側の回路と接続す
ることにより、マイクロコンピュータ側の回路を絶縁保
護することができる。
【0035】さらに、上記実施例では、AC電源11の
位相制御によりACモータ25の速度制御を行ったが、
このACモータ25や他の種類のモータを他の方法で速
度制御するものであってもよい。また、図1の実施例に
おいて示した位相制御の他にインタ−バルタイマ7及び
割り込みコイトロ−ラ8を削除し、シュミット回路14
の出力を直接CPU1のINTに接続してゼロクロス時
にAC電源をON/OFF制御する方法もあり、この方
法の方がより安価である。
【0036】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明のクロマトグラフ用オーブンによれば、昇温時と冷却
時にそれぞれ最適な速度でファンを回転させることがで
きるので、昇温速度と冷却速度の双方を向上させ効率の
よい分析作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示すものであって、オー
ブンの制御回路の構成を示すブロック図である。
【図2】この発明の一実施例を示すものであって、制御
回路の位相制御の動作を示すタイムチャートである。
【図3】この発明の一実施例を示すものであって、制御
回路の昇温時の制御動作を示すフローチャートである。
【図4】この発明の一実施例を示すものであって、制御
回路の冷却時の制御動作を示すフローチャートである。
【図5】この発明の一実施例を示すものであって、制御
回路の昇温冷却時の動作を示すタイムチャートである。
【図6】ガスクロマトグラフ用オーブンの構造を示す全
体斜視図である。
【図7】オーブンの昇温時の動作を示す横断面平面図で
ある。
【図8】オーブンの冷却時の動作を示す中央部横断面平
面図である。
【図9】オーブンの冷却時の動作を示す上部横断面平面
図である。
【符号の説明】
1 CPU 9 温度センサ 10 SSR 11 AC電源 21 ハウジング 22 排気孔 23 吸気孔 25 ACモータ 26 ファン 27 ヒータ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 昇温時に閉鎖され冷却時に開放される吸
    排気孔を備えたハウジング内に、昇温時に通電され冷却
    時に遮断されるヒータとモータによって回転駆動される
    ファンと温度センサとが設けられたガスクロマトグラフ
    用オーブンにおいて、昇温時に、温度センサが検出した
    温度に応じて、この温度が所定温度より低いほど低速回
    転となるファンのモータの速度制御を行う昇温時回転制
    御手段と、冷却時に、ファンのモータを高速回転させる
    冷却時回転制御手段と、が設けられたことを特徴とする
    クロマトグラフ用オーブン。
  2. 【請求項2】 モータが交流誘導電動機であり、上記昇
    温時回転制御手段が交流電源の1周期中の通電期間のデ
    ューティ比を制御する位相制御を行うことによりモータ
    の回転速度制御を行うことを特徴とする請求項1に記載
    のクロマトグラフ用オーブン。
JP26179994A 1994-09-30 1994-09-30 クロマトグラフ用オ−ブン Pending JPH08101183A (ja)

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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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