JPS6170460A - 窒素定量分析装置及び窒素定量法 - Google Patents

窒素定量分析装置及び窒素定量法

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JPS6170460A
JPS6170460A JP19182384A JP19182384A JPS6170460A JP S6170460 A JPS6170460 A JP S6170460A JP 19182384 A JP19182384 A JP 19182384A JP 19182384 A JP19182384 A JP 19182384A JP S6170460 A JPS6170460 A JP S6170460A
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carrier gas
tank
nitrogen
analysis
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Yoichiro Furukawa
洋一郎 古川
Noboru Sera
世良 昇
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Denka Co Ltd
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Denki Kagaku Kogyo KK
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/12Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using combustion

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、窒素化合物のアルカリ溶融法による窒素の定
量分析装置及び定量法に関する。
〔従来の技術〕
従来、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素等の
窒素化合物中の窒素の定量法として、キャリアガス供給
部、水蒸気発生部、試料分解部及びアンモニアガス吸収
部を備えてなる装置において、その試料分解部に、窒素
化合物とアルカリを入れ、分解反応によって生成したア
ンモニアガスを水蒸気を含んだキャリアガスで同伴させ
て吸収液に吸収させ、それを分析する方法が知られてい
る(特開昭54−44590号公報)。
このアルカリ溶融法は、別法であるフン酸と硝酸又は硫
酸の混酸で溶融する方法に比べて装置が大型化する不利
はあるが、分析時間を極めて短縮できる利点がある。例
えば、窒化ケイ素の分析を例にとると、別法では20時
間程度を必要とするのに対しアルカリ溶融法は1時間程
度ですむ。
しかしながら、前述した公知のアルカリ溶融法では、装
置が大型化する上に、頻繁に操作を行わなくてはならな
い水蒸気発生部と試料分解部は、常に100°C以上の
高温に刀口熱されているので、分析者は手袋等をつけて
操作しなければならず、作業がやりずらい上に大変な注
意力が必要であった。また、水蒸気を含まないキャリア
ガスかもそれを含むキャリアガスの切り換えないしその
流量調節にしても、試料分解槽の温度や経過時間、試料
の残存状態を考慮しながら行う必要があり、相当な熟練
者であっても、分析の開始から終了するまでの約1時間
は、完全に付きっ切りでなければならない欠点があった
〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明者は、以上の欠点を解決することを目的として種
々検討した結果、キャリアガス供給部、水蒸気発生部、
試料分解部及びアノモニアがス吸収部を備えてなる窒素
定量分析装置において、水蒸気を含まないキャリアガス
とそれを含むキャリアガスの切り換え操作を電磁弁によ
り行えば安全かつ精度よく分析することができ、さらに
は、その電磁弁の作動を、試料分解部の状況に応じてあ
らかじめ作成したゾログラムにしたがって自動的に行う
ようにしておけば、装置は一段とコ/バクト化され、か
つ、分析者の拘束状態も少なくなることを見いだし、本
発明を完成するに到ったものである。
〔問題点を解決するだめの手段〕
すなわち、本発明は、キャリアガス供給部(A部)、水
蒸気発生部(B部)、試料分解部(C部)及びアノモニ
アがス吸収部(D部)を備えてなる窒素定量分析装置に
おいて、A部とB部、B部と0部及びA部と0部の間に
、それぞれ電磁弁vl、v2及びv3を取りつけてなる
ことを特徴とする窒素定量分析装置、ならびに、キャリ
アガス供給部(A部)、水蒸気発生部(B部)、試料分
解部(C部)及びアノモニアがス吸収部(D部)を備え
、かつ、A部とB部、B部と0部及びA部と0部の間に
、0部の温度状況と経過時間に応じて自動的に開閉する
電磁弁絢、V2及びv3をそねそれ取りつけてなる装置
を用い、それらの電磁弁をv3開でV工とv2閉、■3
閉でV1とV2開、及びv3開でVoとv2閉の組合わ
せ順に作動させることによって、試料の分解によって発
生したアンモニアガスをD部に吸収させ、それを分析す
ることを特徴とする窒素定量法である。
以下、さらに詳しく本発明について説明する。
第1図は、本発明の実施例を示す装置の説明図、第2図
はそのブロック図であり、本発明の装置はキャリアガス
供給部、水蒸気発生部、試料分解部及びアノモニアがス
吸収部から構成されていることを示す。
キャリヤがス供給部(A部)は、試料分解部で発生した
アノモニアがスをアノモニアガス吸収部に送給する機能
を有し、キャリアガスボ/ぺ、調圧升、心安なうばガス
精製装置(いずれも図示してない)、流貨計1等で構成
されている。キャリアガスの種類としては、安価かつ安
全な窒素が好ましいが、酸素、ヘリウム、イ・オン、ア
ルボ/、空気等も十分に使用できる。空気を用いる場合
は炭酸ガスを除去するのが望ましい。
水蒸気発生部(B部)は、水蒸気発生槽2と給水タンク
3及びヒーター4で構成されている。水蒸気発生槽2と
給水夕/り3は、電磁弁■、を角えた給水管5と電磁弁
V5を備えtこ均圧管6により連結されている。この水
蒸気発生槽には、キャリアガス導入管7と水蒸気を含ん
だキャリアガスの導出管8が配管されており、電磁弁■
1とv2をそれぞれ有している。さらには、該槽は、水
位センサー9と測温器10を具晧しており、液面管理と
温度調節が自動的に行なえるように配扁、されている。
水蒸気発生槽や給水夕/り等の材質や大きざ、さらには
電磁弁、水位センサー、測温器等の種類については特に
制限はなく、適切なものが還択使用される。
次に、電磁弁■1〜V5の作動について説明すると、■
3は、 試料分解部に直接キャリアガスを流−を場合に
、通常は、分析の初期と終期に開となるものであり そ
のときは■□とv2は閉となる。
■、と■2が閉の状態では、水蒸気発生槽2の内圧が上
昇し危険であるので■5を開いてその圧を逃がす。分析
の中期、すなわち、水蒸気を含んだキャリアガスを試料
分解部に流す場合には、以上と逆となり、■、とv2は
開、■3と■5は閉となる。
■4は、水蒸気発生槽内の水位が低下したときに開とな
るが、通常、分析中に作動することはない。
さ なお、 ■4開のときは均圧&とるために■5も開とな
る。■ユ〜V、の開閉は、手動、自動のいずれで本操作
できる。
試料分解部(C部)は、分解槽11と駆動機構13によ
り上下作動するヒーター12とで構成されている。
分解槽11には、試料を入れるためのルンボがCかれ、
上面の蓋17を開閉して出し入れされる。
ルンボを分解槽に設置するに際し、試料の吹き出しによ
り分解槽の腐食等を防止するために、石英製等の受皿を
使用することは望ましいことである。
分解槽は、通常ステ/レス、ニンケル等の金属又はセラ
ミックスで構成されろが、その藍は、内部の状態が見通
せるようにガラス板を中央部に竹したものが望ましい。
また、その開閉方式は、ネジ込み式あるいは蝶番式等の
いずれであってもよいが、/−ルが簡単で故障が少ない
という点からネジ込み式がよい。また、分解槽には、内
温を測定しその状況に応じて霜出弁V工〜■3及びv5
を操作するtこめの測温器16が設けられている。この
測温器は、A7D変換回路を備え測温量をデジタル量と
して扱えるように配慮しておけば、あらかじめ作成した
プログラムによりV工〜v3及びv、?自動的に操作で
きる。なお、分解槽は、キャリアガス導入管14と発生
したアンモニアガスの送出管15とにより接続されてい
る。
ヒーター12としては、温度調節回路を備えたものが好
ましく、また、測温器16と連動して湿度調節できるよ
うにしたものが好ましく・。勿論、手動により操作でき
るようにもなっている。このヒーターは、例えばピスト
ンのような駆動機構13に連結され℃おり、分解槽11
の昇温、降温、保温のサイクルをより短時間にするため
に、分解槽まで上げたり分解槽下部に下げたりできるよ
うに工夫されている。分解槽下部にヒーターを下げて降
温する際に空冷ファン(図示してなし)を動かして促進
冷却することもできる。空冷ファンは装置全体の過熱防
止にも役立つ。空冷ファンは、装置の特定部分の冷却が
行われないように排気方式とするのが望ましく、その空
気の取り入れ口は分解槽前部とするのがよい。駆動機構
は、キャリアガス供給部(A部)から分岐したキャリア
ガスにより駆動するように構成されており、主電磁弁v
6、上昇用電田弁V、及び下降用電磁弁■8を具備して
いる。■6〜v8はあらかじめ作成されたプログラムに
従って自動的に作動するか、あるいは手動により操作す
る。
アンモニアガス吸収部(D部)は、凝縮器19とアンモ
ニア吸収器20で構成されており、必要により、ダスト
トラップ18が設けである。ダストトラップは、分解槽
11で生成したアルカリ性ダストを除去するためのもの
で、金属又は耐熱がラスのパイプに石英ウールを詰め両
側から円形状の金網で固定し、そのパイプはスウエーソ
ロンク式に固定される構造のものが望ましい。
凝縮器19の構造は、一般的なリービヒ型の冷却管が好
適に採用されるが、分析n度向上のため管内を洗うこと
ができるように改良したものがなお望ましい。凝縮器は
、キャリアガスにより運ばれてきた水蒸気又はアンモニ
アガスを凝縮させ、吸収液に効率よく吸収させろためみ
設けられている。アンモニア吸収器には、一定濃度の酸
住溶敲、例jば0.1規定のスルファミン酸水溶液が入
っており、構造としては、ボールフィルターを有するが
一ス吹出口、吸収液注入口、キャリアガス出口及び吸収
液取り出し口等を備えたものが好ましく、内容積として
はioomg程度が扱いやすい。
以上、キャリアガス供給部(A部)、水蒸気発生部(B
部)、試料分解部(C部)及びアンモニアガス吸収部(
D部)について説明したが、本発明では、キャリアガス
として一部水蒸気を用いるので、特に、B部、0部及び
D部に設置しである接続パイプ、電磁弁、ダストトラッ
プ内には水滴が生成しやすく、分解反応を円滑に行う上
で、また発生するアンモニアガス以外のアルカリが吸収
液に混入することのないようにその生成を防止しなけれ
ばならない。そのためには、リボンヒーター等の保温ヒ
ーター21を要所に巻き加熱しておくことが望ましい。
このヒーターは、温調回路を設は水滴生成を防止できる
最底の温度150〜200°C程度にMA節することも
できる。
本発明の装置は、自動と手動のいずれでも運転できるよ
うになっている。本発明の第2発明は自動運転による窒
素の定量法である。自動運転の場合は、分解槽の測温器
の出力をVD変換し、それをバーンナルコノビューター
等のマイクロコノビューターに取り込み、数置の大小比
較を行いつつかつ、コンピューター内の内部時計の経過
時間を測定しながら、分解槽を加熱するヒーターに流す
電流の犬ぎさのコントロール、キャリアガスに水蒸気を
流す時期と時間のコントロール、分解槽の昇温、保温、
降温を効率よく行うためσ)ヒーターの上下足動のコン
トロール、及び水蒸気発生槽への水補給のコントロール
を、あらかじめ作成したプログラムにより実施される。
手動運転の場合は分解槽の温度と時計の分単位の読みを
分析者が行い、それを判断して上記の自動運転の操作を
分析者自ら実施する。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を自動運転を例にあげて説明する
1、 装置本体の主電源を入れ切り換えスイッチを自動
にする。
2、 キャリアガス(窒素)の流量を75m11分に調
節し、水蒸気発生槽の偏度を100°Gに、パイプの保
温ヒーター加熱を150〜200°Cに設定する。
5、−rイクロコンピューターのプログラムにコントロ
ールを任せる。
先ず初期状態として、分解槽加熱ヒーターの温度調節回
路において、2つの電流回路のうち低い電流回路が選択
されヒーターが熱せられ、分W4槽は17G’C±5°
Cに保tこ七る。この場合ピストンは上昇になっている
。また同時に、V31Hで■1、V2及びv4閉になり
、キャリアガスのみが系内に流れる状態になる。また、
水蒸気発生槽内の水蒸気圧の上昇により容器破損と動作
ミスがないようV5は開になっている。
4、 アンモニア吸収容器に0.1規定スルフアミノ酸
水溶液を入れる。精秤した窒化硅素粉0,1gの人つt
こニッケルルンボに再往ソーダ5gを加え、試料分解槽
の底部に置く。蓋を閉じ、吸収液がキャリアガスにより
バブリング状態とする。
キャリアガスの漏れのないことを確認する。
5、 マイクロコノビューターに試料分解開始の命令を
指示する。
分解槽加熱ヒーター回路におい℃、高電流回路が選択さ
ね、ヒーターは高熱状態になり、指令後(開始後)10
分で分解槽の温度は400’CKiする。この段階でキ
ャリアガスに水蒸気が混入され試料の分解が開始されろ
。すなわち電磁弁は■0、■2開で■3、V4、■5閉
という状態にある。開始後20分軽重、分解槽温度は5
20℃に達し、再びヒーターは低電流回路が選択され降
温状態となる。400’Cに降θ品した時点で、再びキ
ャリアガスのみに切り換えアノモニアの完全回収を行う
。電磁弁の状態は、vl、V2、V4閉で■z、V5開
である。この時点で開始後40〜45分であり、すでに
試料の分解は終了している。さらに20〜25分経つと
分解一温度は170±5℃に降温してにす、分解開始命
令後70分で分解吸収終了のサインが示され、プログラ
ム制御の状態は手順谷号3の状態になっている。つまり
次の分析が行える状−態である。
6、 アノモニアがスを吸収した吸収液をビーカーに抜
き取り、凝縮器内壁部とアンモニア吸収器内壁部なよく
洗い、先のビーカー内の吸収液に合わせる。自動滴定装
置を用い、01規定の可曲ソーダ標準液により逆滴定し
、窒素含有量を求める。
窒化珪素粉の窒素含有け(重址係)の分析結果な以下に
示す。分析精度も何ら問題ないことが判る。分析時間は
、5点の連続測定で滴定を含めて1点当り75分であっ
た。
窒素含有量の分析結果(重量%) 第1回  38.75 第2回  38.81 第3回  38.70 第4回  38.68 第5回  38.62 〔発明の効果〕 本発明の第1発明によれば、分析者がno熱等の危険か
ら回避されて分析を行うことができるので安全性と分析
精度の向上が高まり、また、第2発明によれば、自動運
転されるので、分析者はアンモニアガス吸収までのプロ
セスにおいては、はとんど拘束状態から解放され、かつ
、装置も小型化されるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例を示す装置の説明図、第2図
はそのブロック図である。 V工〜V8.電S弁

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)キャリアガス供給部(A部)、水蒸気発生部(B
    部)、試料分解部(C部)及びアンモニアガス吸収部(
    D部)を備えてなる窒素定量分析装置において、A部と
    B部、B部とC部及びA部とC部の間に、それぞれ電磁
    弁V_1、V_2及びV_3を取りつけてなることを特
    徴とする窒素定量分析装置。
  2. (2)キャリアガス供給部(A部)、水蒸気発生部(B
    部)、試料分解部(C部)及びアンモニアガス吸収部(
    D部)を備え、かつ、A部とB部、B部とC部及びA部
    とC部の間に、C部の温度状況と経過時間に応じて自動
    的に開閉する電磁弁V_1、V_2及びV_3をそれぞ
    れ取りつけてなる装置を用い、それらの電磁弁を、V_
    3開でV_1とV_2閉、V_3閉でV_1とV_2開
    、及びV_3開でV_1とV_2閉の組合わせ順に作動
    させることによつて、試料の分解によつて発生したアン
    モニアガスをD部に吸収させ、それを分析することを特
    徴とする窒素定量法。
JP59191823A 1984-09-14 1984-09-14 窒素定量分析装置及び窒素定量法 Expired - Lifetime JPH0664040B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6269159U (ja) * 1985-10-18 1987-04-30

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