JP2021039062A - Thermal analysis device - Google Patents

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Abstract

To reduce the workload of atmosphere replacement.SOLUTION: A thermal analysis device includes a heating furnace 10 in which a sample to be measured is housed, a heating control unit 3 that controls the heating of the furnace, a gas supply unit 2 that supplies a predetermined gas to the inside of the furnace, a measurement condition setting unit 50 that allows a user to set measurement conditions including a temperature profile that shows a relationship between passage of time and temperature, an atmosphere substitution condition setting unit 51 that allows the user to set atmosphere substitution conditions including a type of gas to be used, a gas flow rate, substitution time, and stabilization waiting time during atmosphere substitution prior to measurement. and control units 4, 5, which control the gas supply unit and the heating control unit according to the measurement conditions set by the measurement condition setting unit to measure a sample after the atmosphere in the heating furnace is replaced by controlling the gas supply unit according to the atmosphere substitution conditions set by the atmosphere substitution condition setting unit upon receiving instructions from the user.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、示差熱分析装置(DTA)、熱重量測定装置(TGA)、熱機械的分析装置(TMA)、示差走査熱量分析装置(DSC)、などの熱分析装置に関する。 The present invention relates to a thermal analyzer such as a differential thermal analyzer (DTA), a thermogravimetric analyzer (TGA), a thermomechanical analyzer (TMA), a differential scanning calorimetry (DSC), and the like.

熱分析には、示差熱分析、熱重量測定、熱機械的分析、示差走査熱量分析など、様々な手法がある。例えば示差熱分析は、試料及び基準物質の温度を一定のプログラムに従って変化させながら、該試料と基準物質との温度差を温度の関数として測定する方法であり、例えば、転移、融解、反応等の吸発熱を伴う現象が測定の対象である。また、熱重量測定は、試料を一定のレートで加熱若しくは冷却したときの、又は一定温度に保持したときの該試料の重量の変化を測定する方法であり、例えば、蒸発、分解、酸化、還元、吸着等の温度に対する重量変化を伴う化学的又は物理的な変化が測定の対象である。例えば非特許文献1には、示差熱分析と熱重量測定との両方の機能を有し、両測定を同時に実行することが可能である装置が開示されている。 There are various methods for thermal analysis such as differential thermal analysis, thermogravimetric analysis, thermomechanical analysis, and differential scanning calorimetry. For example, differential thermal analysis is a method of measuring the temperature difference between a sample and a reference material as a function of temperature while changing the temperature of the sample and the reference material according to a certain program. For example, transfer, melting, reaction, etc. Phenomena accompanied by heat absorption are the objects of measurement. The thermal weight measurement is a method of measuring a change in the weight of a sample when the sample is heated or cooled at a constant rate or held at a constant temperature, and is, for example, evaporation, decomposition, oxidation, or reduction. , Chemical or physical changes accompanied by weight changes with temperature such as adsorption are the objects of measurement. For example, Non-Patent Document 1 discloses an apparatus having both functions of differential thermal analysis and thermogravimetric analysis and capable of performing both measurements at the same time.

いずれの手法にしても、こうした熱分析装置では、試料を加熱炉の内部に収容して所定温度(例えば1500℃程度)まで加熱したり、逆に高温の状態から冷却を行ったりして、該試料に生じる熱変化を分析する。こうした温度変化に伴う分析を行うために、従来の熱分析装置では、装置に接続されたパーソナルコンピュータを用いて、時間経過に伴う温度変化を示す温度プロファイルを含む測定プログラムを予めユーザが設定しておき、ユーザが測定開始を指示すると、設定されている測定プログラムに従って自動的に加熱又は冷却が実行されるようになっている。 In any of these methods, in such a thermal analyzer, the sample is housed inside a heating furnace and heated to a predetermined temperature (for example, about 1500 ° C.), or conversely, cooling is performed from a high temperature state. Analyze the thermal changes that occur in the sample. In order to perform an analysis associated with such a temperature change, in a conventional thermal analyzer, a user sets in advance a measurement program including a temperature profile showing the temperature change with the passage of time using a personal computer connected to the apparatus. When the user instructs the start of measurement, heating or cooling is automatically executed according to the set measurement program.

こうした熱分析装置において、試料を酸化させずに測定を行う場合、加熱炉内の酸素等の酸化性ガスを除去するために、測定開始前に加熱炉の内部のガスを窒素等の不活性ガスで置換する作業を行う必要がある(特許文献1等参照)。この雰囲気置換の際に使用されるガスとしては、測定目的に応じて、窒素などのほかに、ヘリウム、アルゴンなどが用いられる場合もある。 In such a thermal analyzer, when the measurement is performed without oxidizing the sample, in order to remove the oxidizing gas such as oxygen in the heating furnace, the gas inside the heating furnace is changed to an inert gas such as nitrogen before the start of measurement. It is necessary to perform the work of replacing with (see Patent Document 1 and the like). As the gas used for this atmosphere replacement, helium, argon, or the like may be used in addition to nitrogen or the like, depending on the purpose of measurement.

特開平8−152419号公報(段落[0014]−[0015])Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-152419 (paragraphs [0014]-[0015])

「DTG-60/60Hシリーズ TG/DTA同時測定装置」、[online]、株式会社島津製作所、[2019年8月13日検索]、インターネット<URL: https://www.an.shimadzu.co.jp/ta/dtg60.htm>"DTG-60 / 60H Series TG / DTA Simultaneous Measuring Device", [online], Shimadzu Corporation, [Search on August 13, 2019], Internet <URL: https://www.an.shimadzu.co. jp / ta / dtg60.htm >

従来の熱分析装置では、測定自体は測定プログラムに従って自動的に行われるものの、その測定前の雰囲気置換の作業はユーザが手動で行う必要がある。そのため、作業者が不活性ガスを供給するための流量バルブ等の操作を行わなければならないだけでなく、加熱炉内の雰囲気が不活性ガスで十分に置換されるまで待って、それから測定開始のための操作を行う必要がある。こうした作業に作業者が関わることは測定効率を低下させることになるし、また雰囲気の置換が不十分であるにも拘わらず測定を開始してしまうといった作業者のミスを引き起こすおそれもある。 In the conventional thermal analyzer, the measurement itself is automatically performed according to the measurement program, but the work of replacing the atmosphere before the measurement must be performed manually by the user. Therefore, the operator must not only operate the flow valve for supplying the inert gas, but also wait until the atmosphere in the heating furnace is sufficiently replaced with the inert gas, and then start the measurement. It is necessary to perform the operation for. The involvement of the operator in such work reduces the measurement efficiency, and may cause the operator to make a mistake such as starting the measurement even though the atmosphere replacement is insufficient.

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その主たる目的とするところは、測定に際しての作業者(ユーザ)の負担を軽減し、測定作業の効率の改善及び作業ミスによる不適切な測定の実行防止を図ることができる熱分析装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above problems, and its main purpose is to reduce the burden on the operator (user) at the time of measurement, improve the efficiency of measurement work, and cause inconvenience due to work mistakes. It is to provide a thermal analyzer that can prevent the execution of appropriate measurements.

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様による熱分析装置は、測定対象である試料がその内部に収容される加熱炉と、前記加熱炉の加熱を制御する加熱制御部と、前記加熱炉の内部に所定のガスを供給するガス供給部と、を具備する熱分析装置であって、
時間経過と温度との関係を示す温度プロファイルを含む測定条件をユーザに設定させる測定条件設定部と、
測定に先立って実施される雰囲気置換時における、使用するガスの種類、ガスの流量、置換時間、及び、安定化待ち時間を含む雰囲気置換条件をユーザに設定させる雰囲気置換条件設定部と、
ユーザの指示を受けて、前記雰囲気置換条件設定部により設定されている雰囲気置換条件に従って前記ガス供給部を制御することで前記加熱炉内の雰囲気を置換したあと、引き続いて、前記測定条件設定部により設定されている測定条件に従って前記ガス供給部及び前記加熱制御部を制御して前記試料に対する測定を実行する制御部と、
を備えるものである。
The thermal analyzer according to one aspect of the present invention, which has been made to solve the above problems, includes a heating furnace in which a sample to be measured is housed, a heating control unit for controlling heating of the heating furnace, and the above. A thermal analyzer including a gas supply unit that supplies a predetermined gas to the inside of a heating furnace.
A measurement condition setting unit that allows the user to set measurement conditions including a temperature profile that shows the relationship between the passage of time and temperature.
An atmosphere replacement condition setting unit that allows the user to set the atmosphere replacement conditions including the type of gas to be used, the flow rate of the gas, the replacement time, and the stabilization waiting time at the time of atmosphere replacement performed prior to the measurement.
In response to a user's instruction, the gas supply unit is controlled according to the atmosphere replacement condition set by the atmosphere replacement condition setting unit to replace the atmosphere in the heating furnace, and then the measurement condition setting unit is subsequently used. A control unit that controls the gas supply unit and the heating control unit to perform measurement on the sample according to the measurement conditions set by
Is provided.

なお、測定条件設定部による測定条件の設定と雰囲気置換条件設定部による雰囲気置換条件の設定とは実質的に同時に(つまり併せて)実行できるようにしてもよいし、個別に実行できるようにしてもよい。 The measurement condition setting by the measurement condition setting unit and the atmosphere replacement condition setting by the atmosphere replacement condition setting unit may be executed substantially simultaneously (that is, together), or may be executed individually. May be good.

本発明の上記態様の熱分析装置では、ユーザが予め測定条件と雰囲気置換条件とを適宜に設定しておくことにより、例えば測定開始の指示を行うだけで、加熱炉内の雰囲気置換動作と測定動作とを一連で自動的に実行させることができる。それにより、作業者は雰囲気置換のためのガス流量バルブの操作を行う必要はなく、また雰囲気置換が終了するまで待機する必要もない。本発明の上記態様の熱分析装置によれば、測定に際しての作業者の負担を軽減し、測定作業の効率を改善することができるとともに、作業ミスによる不適切な測定の実行を防止することもできる。 In the thermal analyzer of the above aspect of the present invention, the measurement condition and the atmosphere replacement condition are appropriately set in advance by the user, so that the atmosphere replacement operation and the measurement in the heating furnace can be performed only by instructing the start of measurement, for example. It is possible to automatically execute a series of operations. As a result, the operator does not need to operate the gas flow rate valve for atmosphere replacement, and does not need to wait until the atmosphere replacement is completed. According to the thermal analyzer of the above aspect of the present invention, it is possible to reduce the burden on the operator in the measurement, improve the efficiency of the measurement work, and prevent the execution of inappropriate measurement due to the work error. it can.

本発明の一実施形態である示差熱分析装置の要部の構成図。The block diagram of the main part of the differential thermal analyzer which is one Embodiment of this invention. 本実施形態の示差熱分析装置におけるガス流量の時間変化の一例を示す図。The figure which shows an example of the time change of the gas flow rate in the differential thermal analyzer of this embodiment.

以下、本発明の一実施形態である示差熱分析装置について、添付図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態の示差熱分析装置の要部の構成図である。
Hereinafter, the differential thermal analyzer according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a main part of the differential thermal analyzer of the present embodiment.

本実施形態の示差熱分析装置は、加熱部1、雰囲気ガス供給部2、加熱制御部3、分析制御部4、制御部5、入力部6、表示部7、を含む。加熱部1は、試料Sと基準物質Rとが収容される略円筒形状の加熱炉10と、加熱炉10を包囲する輻射シールド11と、輻射シールド11を包囲する断熱カバー12と、を含む。加熱炉10は耐熱性を有する材料、典型的にはセラミック製である。この加熱炉10にはヒータ線10aが巻回されており、加熱制御部3から該ヒータ線10aに加熱電流が供給されることで加熱炉10は加熱される。また、加熱炉10にはその内部に所定のガスを導入するためのガス導入管14が接続されている。 The differential thermal analyzer of the present embodiment includes a heating unit 1, an atmosphere gas supply unit 2, a heating control unit 3, an analysis control unit 4, a control unit 5, an input unit 6, and a display unit 7. The heating unit 1 includes a substantially cylindrical heating furnace 10 in which the sample S and the reference material R are housed, a radiation shield 11 surrounding the heating furnace 10, and a heat insulating cover 12 surrounding the radiation shield 11. The heating furnace 10 is made of a heat-resistant material, typically ceramic. A heater wire 10a is wound around the heating furnace 10, and the heating furnace 10 is heated by supplying a heating current from the heating control unit 3 to the heater wire 10a. Further, a gas introduction pipe 14 for introducing a predetermined gas is connected to the heating furnace 10.

なお、試料Sと基準物質Rのそれぞれの重量は図示しない重量測定部により測定される。また、試料Sと基準物質Rとの温度差も図示しない熱電対などにより検出される。 The weights of the sample S and the reference substance R are measured by a weight measuring unit (not shown). Further, the temperature difference between the sample S and the reference substance R is also detected by a thermocouple or the like (not shown).

雰囲気ガス供給部2は、ユーザにより用意され、二つのガス供給ポート22、23にそれぞれ接続される二つのガス供給源(ガスボンベなど)20、21と、各ガスの流量を調整する二つのオートフローコントローラ(AFC)24、25を含む。制御部5は、測定条件設定部50、雰囲気置換条件設定部51、測定プログラム記憶部52、雰囲気置換条件記憶部53、を含む。 The atmospheric gas supply unit 2 is prepared by the user, has two gas supply sources (gas cylinders, etc.) 20 and 21 connected to the two gas supply ports 22 and 23, respectively, and two autoflows that adjust the flow rate of each gas. Includes controllers (AFC) 24, 25. The control unit 5 includes a measurement condition setting unit 50, an atmosphere replacement condition setting unit 51, a measurement program storage unit 52, and an atmosphere replacement condition storage unit 53.

なお、分析制御部4は加熱部1、加熱制御部3などと一体であり、CPU、ROM、RAM、タイマなどを含むマイクロコンピュータを中心に構成される。これに対し、制御部5の実体は汎用のパーソナルコンピュータ(PC)であり、PCにインストールされた制御・処理用のソフトウェアを該PC上で動作させることで上記各機能が実現されるようにすることができる。 The analysis control unit 4 is integrated with the heating unit 1, the heating control unit 3, and the like, and is mainly composed of a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, a timer, and the like. On the other hand, the substance of the control unit 5 is a general-purpose personal computer (PC), and each of the above functions is realized by operating the control / processing software installed on the PC on the PC. be able to.

次に本実施形態の示差熱分析装置を用いて測定を行う際の、ユーザによる操作・作業と装置の動作について説明する。図2はガス流量の時間変化の一例を示す図である。
測定対象である試料S及び基準物質Rは、図示しない機構により加熱炉10が上昇された状態で、ディテクタ13の上部の載置皿にそれぞれ載置される。試料S及び基準物質Rがセットされると加熱炉10は降下され、その内部に試料Sと基準物質Rが収容された状態となる。
Next, the operation / work by the user and the operation of the device when the measurement is performed using the differential thermal analyzer of the present embodiment will be described. FIG. 2 is a diagram showing an example of time change of gas flow rate.
The sample S and the reference substance R to be measured are respectively placed on the mounting plate on the upper part of the detector 13 in a state where the heating furnace 10 is raised by a mechanism (not shown). When the sample S and the reference substance R are set, the heating furnace 10 is lowered, and the sample S and the reference substance R are contained therein.

作業者が入力部6で所定の操作を行うと、雰囲気置換条件設定部51はまず初期的な環境設定として、二つのガス供給ポート22、23に接続されたガスの種類を作業者に入力させる。通常、雰囲気置換の目的に限らず、熱分析に利用されるガスの種類は決まっているから、ガスの種類を選択する選択肢を用意しておき、各ガス供給ポート22、23にそれぞれ接続されたガスの種類を作業者に選択させればよい。なお、ガス供給ポート22、23に接続されるガスの種類を変更しない場合には、この設定処理は省略することができる。 When the operator performs a predetermined operation on the input unit 6, the atmosphere replacement condition setting unit 51 first causes the operator to input the type of gas connected to the two gas supply ports 22 and 23 as the initial environment setting. .. Normally, the type of gas used for thermal analysis is fixed, not limited to the purpose of atmosphere replacement, so an option to select the gas type is prepared and connected to each gas supply port 22 and 23, respectively. The type of gas may be selected by the operator. If the type of gas connected to the gas supply ports 22 and 23 is not changed, this setting process can be omitted.

作業者がさらに入力部6で所定の操作を行うと、雰囲気置換条件設定部51は所定の様式の雰囲気置換条件設定画面を表示部7に表示し、作業者に雰囲気置換条件を入力させる。雰囲気置換条件は、雰囲気置換に使用するガスの種類、ガスの流量La、置換時間ta、装置安定待ち時間tbなどを含む。 When the operator further performs a predetermined operation on the input unit 6, the atmosphere replacement condition setting unit 51 displays the atmosphere replacement condition setting screen of a predetermined format on the display unit 7 and causes the operator to input the atmosphere replacement condition. The atmosphere replacement conditions include the type of gas used for atmosphere replacement, the gas flow rate La, the replacement time ta, the device stabilization waiting time tb, and the like.

ガスの種類はガス供給ポート22、23に接続されている2種類のガスからのみ選択可能であるため、先の環境設定において設定されている2種類のガスを選択肢として作業者に提示し、そのいずれかを作業者に選択させればよい。ガス流量Laは、雰囲気置換時に加熱炉10内に導入するガスの流量であり、作業者に数値で入力させればよい。置換時間taは、雰囲気置換時に上記ガス流量Laのガスを加熱炉10内に導入し続ける時間であり、作業者に数値で入力させればよい。また、装置安定待ち時間tbは、上記置換時間taの終了後に加熱炉10内に導入するガスの流量を測定時のガス流量に変更した状態で、装置が安定状態になるのを待つ時間であり、これも作業者に数値で入力させればよい。 Since the gas type can be selected only from the two types of gas connected to the gas supply ports 22 and 23, the two types of gas set in the previous environment setting are presented to the operator as options, and the gas type is presented to the operator. The operator may be allowed to select either one. The gas flow rate La is the flow rate of the gas to be introduced into the heating furnace 10 at the time of atmosphere replacement, and the operator may be allowed to input a numerical value. The replacement time ta is a time during which the gas having the gas flow rate La is continuously introduced into the heating furnace 10 at the time of atmospheric replacement, and the operator may be allowed to input a numerical value. The device stabilization waiting time tb is a time for waiting for the device to become stable in a state where the flow rate of the gas introduced into the heating furnace 10 is changed to the gas flow rate at the time of measurement after the completion of the replacement time ta. , This can also be entered numerically by the operator.

一般的には、雰囲気置換のためのガスとしては窒素が広く利用されているが、ヘリウム、アルゴンなどの他の不活性ガスでもよい。また、ガス流量等の数値は加熱炉10のサイズなどによって異なるが、非特許文献1に記載の熱分析装置における典型的な例としては、ガス流量を300mL/min、置換時間を30min、装置安定化待ち時間を3min程度とすることができる。
雰囲気置換条件設定部51は雰囲気置換条件の入力設定が確定すると、設定された雰囲気値置換条件をファイルとして雰囲気置換条件記憶部53に一旦保存する。
Generally, nitrogen is widely used as the gas for atmosphere replacement, but other inert gases such as helium and argon may also be used. Further, the numerical values such as the gas flow rate differ depending on the size of the heating furnace 10, etc., but as a typical example of the thermal analyzer described in Non-Patent Document 1, the gas flow rate is 300 mL / min, the replacement time is 30 min, and the device is stable. The waiting time for conversion can be set to about 3 min.
When the input setting of the atmosphere replacement condition is confirmed, the atmosphere replacement condition setting unit 51 temporarily saves the set atmosphere value replacement condition as a file in the atmosphere replacement condition storage unit 53.

作業者がまた入力部6で別の所定の操作を行うと、測定条件設定部50は所定の様式の測定条件設定画面を表示部7に表示し、作業者に測定換条件を入力させる。測定条件は、経過時間と温度との関係を示す温度プロファイル、測定時に使用するガスの種類(但し、1種類とは限らず、測定途中でガスの種類を切り替える場合もあり)、ガスの流量Laなどを含む。雰囲気置換時と同様に、ガスの種類はガス供給ポート22、23に接続されている2種類のガスからのみ選択可能であるため、先の環境設定において設定されている2種類のガスを選択肢として作業者に提示し、そのいずれかを作業者に選択させればよい。ガス流量Lbは、測定時に加熱炉10内に導入するガスの流量であり、作業者に数値で入力させればよい。例えば上述したように雰囲気置換時のガス流量が300mL/minである場合、測定時のガス流量は50mL/min程度である。 When the operator also performs another predetermined operation on the input unit 6, the measurement condition setting unit 50 displays the measurement condition setting screen in a predetermined format on the display unit 7 and causes the operator to input the measurement replacement condition. The measurement conditions are a temperature profile showing the relationship between elapsed time and temperature, the type of gas used during measurement (however, it is not limited to one type, and the type of gas may be switched during measurement), and the gas flow rate La. And so on. As with the case of atmosphere replacement, the gas type can be selected only from the two types of gas connected to the gas supply ports 22 and 23, so the two types of gas set in the previous environment settings are selected as options. It may be presented to the worker and one of them may be selected by the worker. The gas flow rate Lb is the flow rate of the gas to be introduced into the heating furnace 10 at the time of measurement, and the operator may be allowed to input a numerical value. For example, when the gas flow rate at the time of atmosphere replacement is 300 mL / min as described above, the gas flow rate at the time of measurement is about 50 mL / min.

測定条件設定部50は、測定条件の入力設定が確定すると、設定された測定条件をファイルとして測定プログラム記憶部52に一旦保存する。
なお、雰囲気置換条件と測定条件とは同一の設定画面で入力設定できるようにしてもよい。また、両条件を一体として扱い、一つのファイルに格納して保存するようにしてもよい。
When the input setting of the measurement condition is confirmed, the measurement condition setting unit 50 temporarily saves the set measurement condition as a file in the measurement program storage unit 52.
The atmosphere replacement condition and the measurement condition may be input and set on the same setting screen. Further, both conditions may be treated as one and stored in one file.

また、測定条件及び雰囲気置換条件を変更せずに異なる試料についての測定を繰り返す場合もあるが、そうした場合には、測定プログラム記憶部52及び雰囲気置換条件記憶部53に保存してある測定条件及び雰囲気置換条件を呼び出してきて使用することができる。これにより、測定条件や雰囲気置換条件を変更しない場合や過去に使用したことがある測定条件や雰囲気置換条件を再度使用する場合には、パラメータ等の入力設定の手間を省くことができる。 Further, the measurement for different samples may be repeated without changing the measurement conditions and the atmosphere replacement conditions. In such a case, the measurement conditions and the measurement conditions stored in the measurement program storage unit 52 and the atmosphere replacement condition storage unit 53 are used. Atmosphere replacement conditions can be called and used. As a result, when the measurement conditions and the atmosphere replacement conditions are not changed, or when the measurement conditions and the atmosphere replacement conditions that have been used in the past are used again, the trouble of inputting the parameters and the like can be saved.

使用する測定条件及び雰囲気置換条件が確定した状態で、作業者が入力部6で測定開始を指示すると、これを受けて制御部5は、確定している測定条件及び雰囲気置換条件を分析制御部4に送る。分析制御部4はまず、雰囲気置換条件におけるガス種類及びガス流量Laの情報に基づいて、雰囲気ガス供給部2におけるオートフローコントローラ24、25の動作を制御し、ガス導入管14を通した加熱炉10へのガスの供給を開始する。即ち、設定されているガス種類に応じて、二つのオートフローコントローラ24又は25のいずれかを選択し、選択した側のオートフローコントローラ24又は25で流量を調整したガスを流す。これにより、図2中に示すように、置換開始時点からガス流量Laで所定のガスが加熱炉10内に供給され、それ以前に加熱炉10内に残っていたガス(空気)が外部へ排出され始める。 When the operator instructs the input unit 6 to start measurement while the measurement conditions and atmosphere replacement conditions to be used have been determined, the control unit 5 analyzes the determined measurement conditions and atmosphere replacement conditions in response to the instruction. Send to 4. First, the analysis control unit 4 controls the operation of the autoflow controllers 24 and 25 in the atmosphere gas supply unit 2 based on the information of the gas type and the gas flow rate La under the atmosphere replacement condition, and heats the heating furnace through the gas introduction pipe 14. Start supplying gas to 10. That is, one of the two autoflow controllers 24 or 25 is selected according to the set gas type, and the gas whose flow rate is adjusted by the selected autoflow controller 24 or 25 is flowed. As a result, as shown in FIG. 2, a predetermined gas is supplied into the heating furnace 10 at a gas flow rate La from the start of replacement, and the gas (air) remaining in the heating furnace 10 before that is discharged to the outside. Begin to be done.

分析制御部4は置換開始時点からタイマによる計時を行い置換時間taが経過した時点で、ガスの流量を測定条件として設定されている測定時のガス流量Lbに減少させる。分析制御部4は置換終了時点からタイマによる計時を行い装置安定化時間tbが経過した時点で、測定プログラムに従った測定を開始する。通常、置換時間taが経過した時点で加熱炉10内の残留ガスは完全に雰囲気ガスに置換されており、装置安定化時間tbは、ガスの流量を測定時と同じ状態にすることで加熱炉10内のガスの流れ等の状態を安定化させるための期間である。 The analysis control unit 4 measures the time with a timer from the start of replacement, and when the replacement time ta elapses, reduces the gas flow rate to the gas flow rate Lb at the time of measurement set as the measurement condition. The analysis control unit 4 measures the time with a timer from the end of the replacement, and starts the measurement according to the measurement program when the device stabilization time tb elapses. Normally, the residual gas in the heating furnace 10 is completely replaced with the atmospheric gas when the replacement time ta has elapsed, and the apparatus stabilization time tb is set by keeping the gas flow rate in the same state as at the time of measurement. It is a period for stabilizing the state such as the flow of gas in 10.

測定が開始されると、分析制御部4は加熱制御部3を制御し、例えば昇温分析であればヒータ線10aに加熱電流を供給して、指定されている温度プロファイルに従って加熱炉10の温度を上昇させる。その昇温の過程で、試料Sに生じる熱変化を試料Sと基準物質Rとの温度差として検出する。そして、測定プログラムに従った測定が終了すると、加熱を停止し、図示しないファンを駆動させて加熱炉10を冷却する。 When the measurement is started, the analysis control unit 4 controls the heating control unit 3, for example, in the case of temperature rise analysis, a heating current is supplied to the heater wire 10a, and the temperature of the heating furnace 10 is determined according to the specified temperature profile. To raise. In the process of raising the temperature, the thermal change that occurs in the sample S is detected as the temperature difference between the sample S and the reference substance R. Then, when the measurement according to the measurement program is completed, the heating is stopped and a fan (not shown) is driven to cool the heating furnace 10.

以上のようにして本実施形態の示差熱分析装置では、作業者が測定開始の指示を行ったあと、雰囲気置換開始から測定終了までの一連の動作が作業者の操作や作業無しに自動的に実行される。また、予め雰囲気置換条件として設定した内容に従って雰囲気置換が自動的に実行されるので、入力設定さえ適切に行えば、例えば雰囲気の置換が不足する等の不具合の発生も防止できる。 As described above, in the differential thermal analyzer of the present embodiment, after the operator gives an instruction to start the measurement, a series of operations from the start of atmosphere replacement to the end of the measurement is automatically performed without the operator's operation or work. Will be executed. Further, since the atmosphere replacement is automatically executed according to the contents set in advance as the atmosphere replacement condition, it is possible to prevent the occurrence of a problem such as insufficient replacement of the atmosphere if the input setting is properly performed.

なお、上記実施形態の説明では、制御部5は測定開始時点で雰囲気置換条件と測定条件とを共に分析制御部4に送り、それ以降は分析制御部4が各部の動作を制御していたが、雰囲気置換時の動作、つまりは雰囲気ガス供給部2におけるガス供給量の調整動作は制御部5が直接制御する構成としてもよい。 In the description of the above embodiment, the control unit 5 sends both the atmosphere replacement condition and the measurement condition to the analysis control unit 4 at the start of measurement, and the analysis control unit 4 controls the operation of each unit thereafter. The operation at the time of atmosphere replacement, that is, the operation of adjusting the gas supply amount in the atmosphere gas supply unit 2, may be configured to be directly controlled by the control unit 5.

また、通常、加熱炉10の内容積は既知であり、雰囲気置換時のガス流量が決まれば加熱炉10内のガスを置換するための大凡の所要時間は計算により算出可能である。そこで、作業者が置換時間taを入力する際に、入力された数値が自動的に計算される大凡の置換所要時間に比べて小さすぎる場合には、置換不足の可能性があるとの警告を表示するようにしてもよい。また、自動的に計算される大凡の置換所要時間に基づいて、作業者が入力可能な数値の範囲を制限するようにしてもよい。これにより、作業者による誤った入力操作を防止することができる。 Further, usually, the internal volume of the heating furnace 10 is known, and once the gas flow rate at the time of atmosphere replacement is determined, the approximate time required to replace the gas in the heating furnace 10 can be calculated by calculation. Therefore, when the operator inputs the replacement time ta, if the entered numerical value is too small compared to the approximate replacement time required for automatic calculation, a warning is warned that there is a possibility of insufficient replacement. It may be displayed. In addition, the range of numerical values that can be input by the operator may be limited based on the approximate replacement time calculated automatically. As a result, it is possible to prevent an erroneous input operation by the operator.

また、上記実施形態は示差熱分析装置であるが、それ以外の熱重量測定装置、熱機械的分析装置、示差走査熱量分析装置などの他の熱分析装置にも本発明を適用可能であることは明らかである。 Further, although the above embodiment is a differential thermal analyzer, the present invention can be applied to other thermal analyzers such as a thermogravimetric analyzer, a thermomechanical analyzer, and a differential scanning calorimetry apparatus. Is clear.

また、上記実施形態は本発明の一例であって、本発明の趣旨の範囲でさらに適宜修正、変更、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。 Further, the above embodiment is an example of the present invention, and it is clear that the present invention is included in the claims even if it is further modified, changed or added as appropriate within the scope of the present invention.

[種々の態様]
上述した例示的な実施形態が以下の態様の具体例であることは、当業者には明らかである。
[Various aspects]
It will be apparent to those skilled in the art that the exemplary embodiments described above are specific examples of the following embodiments.

(第1項)本発明に係る熱分析装置の一態様は、測定対象である試料がその内部に収容される加熱炉と、前記加熱炉の加熱を制御する加熱制御部と、前記加熱炉の内部に所定のガスを供給するガス供給部と、を具備する熱分析装置であって、
時間経過と温度との関係を示す温度プロファイルを含む測定条件をユーザに設定させる測定条件設定部と、
測定に先立って実施される雰囲気置換時における、使用するガスの種類、ガスの流量、置換時間、及び、安定化待ち時間を含む雰囲気置換条件をユーザに設定させる雰囲気置換条件設定部と、
ユーザの指示を受けて、前記雰囲気置換条件設定部により設定されている雰囲気置換条件に従って前記ガス供給部を制御することで前記加熱炉内の雰囲気を置換したあと、引き続いて、前記測定条件設定部により設定されている測定条件に従って前記ガス供給部及び前記加熱制御部を制御して前記試料に対する測定を実行する制御部と、
を備えるものである。
(Clause 1) One aspect of the thermal analyzer according to the present invention is a heating furnace in which a sample to be measured is housed, a heating control unit for controlling heating of the heating furnace, and the heating furnace. A thermal analyzer including a gas supply unit that supplies a predetermined gas to the inside.
A measurement condition setting unit that allows the user to set measurement conditions including a temperature profile that shows the relationship between the passage of time and temperature.
An atmosphere replacement condition setting unit that allows the user to set the atmosphere replacement conditions including the type of gas to be used, the flow rate of the gas, the replacement time, and the stabilization waiting time at the time of atmosphere replacement performed prior to the measurement.
In response to a user's instruction, the gas supply unit is controlled according to the atmosphere replacement condition set by the atmosphere replacement condition setting unit to replace the atmosphere in the heating furnace, and then the measurement condition setting unit is subsequently used. A control unit that controls the gas supply unit and the heating control unit to perform measurement on the sample according to the measurement conditions set by
Is provided.

第1項に記載の熱分析装置によれば、例えばユーザが測定開始の指示を行うだけで、加熱炉内の雰囲気置換動作と測定動作とを一連で自動的に実行させることができる。それにより、作業者は雰囲気置換のためのガス流量バルブの操作を行う必要はなく、また雰囲気置換が終了するまで待機する必要もない。このようにして、測定に際しての作業者の負担を軽減し、測定作業の効率を改善することができるとともに、作業ミスによる不適切な測定の実行を防止することもできる。 According to the thermal analyzer according to the first item, for example, the atmosphere replacement operation and the measurement operation in the heating furnace can be automatically executed in a series only by the user instructing the start of measurement. As a result, the operator does not need to operate the gas flow rate valve for atmosphere replacement, and does not need to wait until the atmosphere replacement is completed. In this way, it is possible to reduce the burden on the operator at the time of measurement, improve the efficiency of the measurement work, and prevent improper measurement from being executed due to a work error.

(第2項)第1項に記載の熱分析装置では、前記測定条件設定部により設定された測定条件を記憶する測定条件記憶部をさらに備え、前記前記測定条件設定部は、ユーザに測定条件を設定させる際に、前記測定条件記憶部に既に記憶されている測定条件を提示し、該測定条件をそのまま次の測定条件として使用可能としたものとすることができる。 (Item 2) The thermal analyzer according to item 1 further includes a measurement condition storage unit that stores the measurement conditions set by the measurement condition setting unit, and the measurement condition setting unit provides the user with measurement conditions. Is set, the measurement conditions already stored in the measurement condition storage unit can be presented, and the measurement conditions can be used as they are as the next measurement conditions.

第2項に記載の熱分析装置によれば、以前に使用した測定条件を再度使用して分析を行う場合に、ユーザは測定条件を入力設定する必要がなく、測定作業の効率を改善することができる。 According to the thermal analyzer described in the second section, when the analysis is performed by reusing the previously used measurement conditions, the user does not need to input and set the measurement conditions to improve the efficiency of the measurement work. Can be done.

(第3項)第1項又は第2項に記載の熱分析装置では、前記ガス供給部に用意した1又は複数のガスの種類をユーザに設定させるガス種類設定部、をさらに備え、前記雰囲気置換条件設定部及び/又は前記測定条件設定部は、前記ガス種類設定部により設定されたガスの種類を、使用可能なガスの種類としてユーザに提示するものとすることができる。 (Clause 3) The thermal analyzer according to the first or second paragraph further includes a gas type setting unit for allowing the user to set one or a plurality of gas types prepared in the gas supply unit, and the atmosphere. The replacement condition setting unit and / or the measurement condition setting unit may present the type of gas set by the gas type setting unit to the user as the type of gas that can be used.

第3項に記載の熱分析装置によれば、使用可能なガスの種類のみをユーザに提示することができるので、ユーザによる不適切なガスの種類の設定を防止することができる。 According to the thermal analyzer according to the third item, only the types of gas that can be used can be presented to the user, so that it is possible to prevent the user from setting an inappropriate gas type.

(第4項)第1項〜第3項のいずれか一つに記載の熱分析装置において、前記制御部は、前記雰囲気置換条件として設定されているガスの種類、ガスの流量、及び置換時間に従って、前記加熱炉内の雰囲気を所定のガスで置換したあと、ガスの流量を前記測定条件として設定されているガス流量に変更したうえで前記雰囲気置換条件として設定されている安定化待ち時間だけ待って、それに引き続いて測定を実行するものとすることができる。 (Item 4) In the thermal analyzer according to any one of items 1 to 3, the control unit has a gas type, a gas flow rate, and a replacement time set as the atmosphere replacement conditions. According to, after replacing the atmosphere in the heating furnace with a predetermined gas, the flow rate of the gas is changed to the gas flow rate set as the measurement condition, and then only the stabilization waiting time set as the atmosphere replacement condition is satisfied. You can wait and then perform the measurement.

第4項に記載の熱分析装置によれば、加熱炉内のガスの流れ等が安定した状態になってから測定を実行することができるので、測定の際に不安定なガスの流れの影響を排除でき、精度の高い測定を行うことができる。 According to the thermal analyzer described in the fourth item, the measurement can be performed after the gas flow in the heating furnace becomes stable, so that the influence of the unstable gas flow during the measurement can be performed. Can be eliminated and highly accurate measurement can be performed.

1…加熱部
10…加熱炉
10a…ヒータ線
11…輻射シールド
12…断熱カバー
14…ガス導入管
2…雰囲気ガス供給部
3…加熱制御部
4…分析制御部
5…制御部
50…測定条件設定部
51…雰囲気置換条件設定部
52…測定プログラム記憶部
53…雰囲気置換条件記憶部
6…入力部
7…表示部
1 ... Heating unit 10 ... Heating furnace 10a ... Heater wire 11 ... Radiation shield 12 ... Insulation cover 14 ... Gas introduction pipe 2 ... Atmospheric gas supply unit 3 ... Heating control unit 4 ... Analysis control unit 5 ... Control unit 50 ... Measurement condition setting Unit 51 ... Atmosphere replacement condition setting unit 52 ... Measurement program storage unit 53 ... Atmosphere replacement condition storage unit 6 ... Input unit 7 ... Display unit

Claims (4)

測定対象である試料がその内部に収容される加熱炉と、前記加熱炉の加熱を制御する加熱制御部と、前記加熱炉の内部に所定のガスを供給するガス供給部と、を具備する熱分析装置であって、
時間経過と温度との関係を示す温度プロファイルを含む測定条件をユーザに設定させる測定条件設定部と、
測定に先立って実施される雰囲気置換時における、使用するガスの種類、ガスの流量、置換時間、及び、安定化待ち時間を含む雰囲気置換条件をユーザに設定させる雰囲気置換条件設定部と、
ユーザの指示を受けて、前記雰囲気置換条件設定部により設定されている雰囲気置換条件に従って前記ガス供給部を制御することで前記加熱炉内の雰囲気を置換したあと、引き続いて、前記測定条件設定部により設定されている測定条件に従って前記ガス供給部及び前記加熱制御部を制御して前記試料に対する測定を実行する制御部と、
を備える熱分析装置。
Heat including a heating furnace in which a sample to be measured is housed, a heating control unit for controlling heating of the heating furnace, and a gas supply unit for supplying a predetermined gas inside the heating furnace. It ’s an analyzer,
A measurement condition setting unit that allows the user to set measurement conditions including a temperature profile that shows the relationship between the passage of time and temperature.
An atmosphere replacement condition setting unit that allows the user to set the atmosphere replacement conditions including the type of gas to be used, the flow rate of the gas, the replacement time, and the stabilization waiting time at the time of atmosphere replacement performed prior to the measurement.
In response to a user's instruction, the gas supply unit is controlled according to the atmosphere replacement condition set by the atmosphere replacement condition setting unit to replace the atmosphere in the heating furnace, and then the measurement condition setting unit is subsequently used. A control unit that controls the gas supply unit and the heating control unit to perform measurement on the sample according to the measurement conditions set by
A thermal analyzer equipped with.
前記測定条件設定部により設定された測定条件を記憶する測定条件記憶部をさらに備え、前記前記測定条件設定部は、ユーザに測定条件を設定させる際に、前記測定条件記憶部に既に記憶されている測定条件を提示し、該測定条件をそのまま次の測定条件として使用可能とした、請求項1に記載の熱分析装置。 A measurement condition storage unit for storing the measurement conditions set by the measurement condition setting unit is further provided, and the measurement condition setting unit is already stored in the measurement condition storage unit when the user is made to set the measurement conditions. The thermal analyzer according to claim 1, wherein the measurement conditions are presented and the measurement conditions can be used as they are as the next measurement conditions. 前記ガス供給部に用意した1又は複数のガスの種類をユーザに設定させるガス種類設定部、をさらに備え、前記雰囲気置換条件設定部及び/又は前記測定条件設定部は、前記ガス種類設定部により設定されたガスの種類を、使用可能なガスの種類としてユーザに提示する、請求項1又は2に記載の熱分析装置。 A gas type setting unit for allowing the user to set one or a plurality of gas types prepared in the gas supply unit is further provided, and the atmosphere replacement condition setting unit and / or the measurement condition setting unit is provided by the gas type setting unit. The thermal analyzer according to claim 1 or 2, wherein the set gas type is presented to the user as a usable gas type. 前記制御部は、前記雰囲気置換条件として設定されているガスの種類、ガスの流量、及び置換時間に従って、前記加熱炉内の雰囲気を所定のガスで置換したあと、ガスの流量を前記測定条件として設定されているガス流量に変更したうえで前記雰囲気置換条件として設定されている安定化待ち時間だけ待って、それに引き続いて測定を実行する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱分析装置。 The control unit replaces the atmosphere in the heating furnace with a predetermined gas according to the type of gas, the flow rate of the gas, and the replacement time set as the atmosphere replacement conditions, and then uses the flow rate of the gas as the measurement condition. The heat according to any one of claims 1 to 3, wherein after changing to the set gas flow rate, waiting for the stabilization waiting time set as the atmosphere replacement condition, and then performing the measurement. Analysis equipment.
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