高温炉内雰囲気成分の測定方法
【課題】炉内雰囲気温度が８００℃以上の高温炉内の、雰囲気成分を測定することが可能な高温炉内雰囲気成分の測定方法を提供する。
【解決手段】炉内雰囲気温度８００℃以上でセラミックス成形体を焼成する炉１１の炉内雰囲気成分を、炉１１の壁１２に形成された貫通孔１４に挿入した、炉内雰囲気温度で化学的に安定なサンプリング管１を通じて炉１１の外部に流出させ、サンプリング管１を通じて炉１１の外部に流出した炉内雰囲気成分をフィルター２で濾過し、サンプリング管１の内部を炉内雰囲気成分が通過するときに、サンプリング管１の内壁面に付着した、炉内雰囲気成分の中の、炉内雰囲気温度でガス状、且つ常温で固体の無機成分の付着量と、フィルター２で捕集した、サンプリング管１を通じて炉１１の外部に流出した炉内雰囲気成分の中の無機成分の捕集量とを測定する高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【解決手段】炉内雰囲気温度８００℃以上でセラミックス成形体を焼成する炉１１の炉内雰囲気成分を、炉１１の壁１２に形成された貫通孔１４に挿入した、炉内雰囲気温度で化学的に安定なサンプリング管１を通じて炉１１の外部に流出させ、サンプリング管１を通じて炉１１の外部に流出した炉内雰囲気成分をフィルター２で濾過し、サンプリング管１の内部を炉内雰囲気成分が通過するときに、サンプリング管１の内壁面に付着した、炉内雰囲気成分の中の、炉内雰囲気温度でガス状、且つ常温で固体の無機成分の付着量と、フィルター２で捕集した、サンプリング管１を通じて炉１１の外部に流出した炉内雰囲気成分の中の無機成分の捕集量とを測定する高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高温炉内雰囲気成分の測定方法に関し、更に詳しくは、炉内雰囲気温度が８００℃以上の高温炉内の、雰囲気成分を測定することが可能な高温炉内雰囲気成分の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックス製の構造体を製造する場合、通常、所定の成形体を焼成炉内で焼成して所望のセラミックス構造体を得る。しかし、焼成時には、成形体中の成分が揮発し、腐食成分による炉材の劣化やセラミックス構造体自身の品質劣化に及ぶことがある。
【０００３】
セラミックス構造体を製造する場合の焼成炉に関する上記問題点について検討し、解決策を見出すためには、焼成炉内の炉内雰囲気成分の中の問題となる成分を分析し、その存在状況を把握することが不可欠である。
【０００４】
従来、排ガス分析においては、ステンレススチール製等のサンプリング管を挿入して、雰囲気ガスをサンプリングし、溶液中にバブリング吸収したり、樹脂製、ガラス製等の濾過材でトラップしたりして、雰囲気中の濃度を算出することにより行われていた（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】ＪＩＳ Ｋ ００９５ 排ガス試料採取方法等
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記方法では、８００℃以上の高温炉の炉内雰囲気成分の分析において、炉内雰囲気成分中に、炉内雰囲気温度でガス状、且つ常温で固体の無機成分が含まれている場合には、サンプリングの途中で、当該無機成分が、サンプリング管等に凝集、吸着し、正確な炉内雰囲気成分（無機成分）の濃度を測定することができなかった。
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、炉内雰囲気温度が８００℃以上の高温炉内の、雰囲気成分を測定することが可能な高温炉内雰囲気成分の測定方法を提供することを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するため、本発明によって以下の高温炉内雰囲気成分の測定方法が提供される。
【０００８】
［１］ 炉内雰囲気温度８００℃以上でセラミックス成形体を焼成する炉の炉内雰囲気成分を、前記炉の壁に形成された貫通孔に挿入した前記炉内雰囲気温度で化学的に安定なサンプリング管の内部を通過させて、炉の外部に流出させ、前記サンプリング管を通じて炉の外部に流出した炉内雰囲気成分をフィルターで濾過し、前記サンプリング管の内部を炉内雰囲気成分が通過するときに、前記サンプリング管の内壁面に付着した、炉内雰囲気成分の中の、炉内雰囲気温度でガス状、且つ常温で固体の無機成分の付着量と、前記フィルターで捕集した、前記サンプリング管を通じて炉の外部に流出した炉内雰囲気成分の中の前記無機成分の捕集量とを測定する高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【０００９】
［２］ 前記サンプリング管の内壁面に付着した前記無機成分の付着量の測定を、前記サンプリング管の内壁面に付着させた前記無機成分を、前記サンプリング管からアルカリ性水溶液で抽出し、または、アルカリ性水溶液で抽出した後に更に、酸性水溶液で抽出し、得られた抽出物中の各成分の量を測定して行う［１］に記載の高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【００１０】
［３］ 前記フィルターで捕集した前記無機成分の捕集量の測定を、湿式分析による精密分析によって行うか、もしくは、前記フィルターで捕集した前記無機成分の質量を測定し、更に前記フィルターで捕集した前記無機成分を蛍光Ｘ線ＦＰ（Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）法で測定して行う［１］又は［２］に記載の高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【００１１】
［４］ 前記炉内雰囲気成分の中の前記無機成分が、Ｓｉ、Ｎａ、Ｋ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａからなる群から選択される少なくとも一種である［１］〜［３］のいずれかに記載の高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【００１２】
［５］ 前記炉内雰囲気温度で化学的に安定なサンプリング管が、アルミナ、ジルコニア、石英及びイットリアからなる群から選択される少なくとも一種からなるサンプリング管である［１］〜［４］のいずれかに記載の高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の高温炉内雰囲気成分の測定方法によれば、炉内雰囲気温度で化学的に安定なサンプリング管で炉内雰囲気成分（無機成分）を炉の外部に取り出し、サンプリング管により炉の外に流出した炉内雰囲気成分をフィルターで捕集するため、サンプリング管に付着した炉内雰囲気成分は、抽出等により、サンプリング管からの不純物の混入なしに回収することができ、また、サンプリング管に付着せずに炉の外部に流出した炉内雰囲気成分は、フィルターにより捕集され、回収することが可能となる。これにより、高温炉内雰囲気成分を確実に回収でき、その濃度を正確に測定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００１５】
図１は、本発明の高温炉内雰囲気成分の測定方法の一実施形態を実施するための装置を模式的に示す断面図である。本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法を実施するために、図１に示すような装置を作製する。図１に示すように、高温炉（炉）１１の壁（炉壁）１２に、貫通孔１４を形成する。そして、貫通孔１４に炉内雰囲気温度で化学的に安定なサンプリング管１を挿入する。そして、サンプリング管１の炉内雰囲気成分が流出する側の端部に連結チューブ３の一方の端部が連結され、連結チューブ３の他方の端部にフィルター２が配設され、サンプリング管１の内部を通過して高温炉の外部に流出した炉内雰囲気成分が連結チューブ３の内部を通ってフィルター２に送られるように形成されている。そして、フィルター２を通過した高温炉内雰囲気成分が排出されるように、フィルター２に排気チューブ４が連結されている。サンプリング管１は、貫通孔１４との隙間から外部に炉内雰囲気成分が流出しない状態で挿入することが好ましい。サンプリング管１と貫通孔１４との隙間から外部に炉内雰囲気成分が流出しないようにするため、サンプリング管１の外周面と貫通孔１４の内壁面との間にアルミナファイバーや石英ファイバー等を配設することが好ましい。
【００１６】
本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法は、このような装置によって実施することができる。すなわち、本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法は、炉内雰囲気温度８００℃以上でセラミックス成形体を焼成する炉（高温炉）１１の炉内雰囲気成分を、炉１１の壁（炉壁）１２に形成された貫通孔１４に挿入した炉内雰囲気温度で化学的に安定なサンプリング管１を通じて、炉内１３から炉１１の外部に流出させ、サンプリング管１を通じて炉１１の外部に流出した炉内雰囲気成分をフィルター２で濾過する。そして、サンプリング管１の内部を炉内雰囲気成分が通過するときに、サンプリング管１の内壁面に付着した、炉内雰囲気成分の中の、炉内雰囲気温度でガス状、且つ常温で固体の無機成分の付着量と、フィルター２で捕集した、サンプリング管１を通じて炉の外部に流出した炉内雰囲気成分の中の前記無機成分の捕集量とを測定することにより、高温炉内雰囲気成分を測定するものである。ここで、「サンプリング管が炉内雰囲気温度で化学的に安定」というときは、炉内雰囲気温度において、サンプリング管自体が化学変化や変形を起こさず、且つ、サンプリング管が炉内雰囲気成分と化学反応を起こさないことをいう。また、常温とは２０℃をいう。また、本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法において、「無機成分」というときは、無機成分、金属成分、及びこれらの化合物を含むものとする。例えば、Ｓｉ、Ｎａ、Ｋ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａからなる群から選択される少なくとも一種、並びにこれらの化合物を挙げることができる。
【００１７】
このように、炉内雰囲気成分をサンプリング管１の内部を通過させて炉内１３から炉の外部に流出させ、外部に流出した炉内雰囲気成分をフィルター２で濾過するため、炉内雰囲気成分が炉から流出するときに、炉内雰囲気成分中の無機成分の一部がサンプリング管１内で凝集して内壁面に付着し、無機成分の残部がサンプリング管１に付着せずに流れて行き、フィルター２で捕集される。これにより、炉内雰囲気成分中の無機成分を、サンプリング管１及びフィルター２により効率的に回収することができ、炉内雰囲気中の無機成分の濃度を正確に測定することが可能となる。そして、これら無機成分の中に、焼成炉を腐食させる成分や、粉塵を形成する成分が含まれているため、本発明の高温炉内雰囲気成分の測定方法により、焼成炉内の腐食成分や粉塵の存在状態を把握することができ、これらを低減、除去する方策の検討に有効に利用することができる。
【００１８】
サンプリング管１は、炉内雰囲気温度で化学的に安定である必要がある。これは、サンプリング管１の内壁面に無機成分が付着した時に、無機成分と化学反応を起こすと、無機成分の付着量を正確に測定することができないからである。そのため、サンプリング管は、例えば、アルミナ、ジルコニア、石英及びイットリアからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。サンプリング管１の形状は、特に限定されるものではなく、両端部が開放状態の筒状であればよい。例えば、円筒形、底面が四角形等の多角形の筒形状、底面が楕円形、長円形、トラック形状等の筒形状、底面が不定形の筒形状を挙げることができる。サンプリング管１の中心軸方向の長さは、特に限定されるものではないが、炉断熱層長さプラス１００〜１０００ｍｍが好ましく、炉断熱層長さプラス２００〜３００ｍｍが更に好ましい。サンプリング管１の空洞部分の中心軸に直交する断面の大きさは特に限定されないが、例えば、サンプリング管１が円筒形である場合には、内径が１０〜５０ｍｍが好ましく、１０〜１５ｍｍが更に好ましい。サンプリング管１の厚さ（肉厚）は、特に限定されないが、１〜１０ｍｍが好ましく、２〜５ｍｍが更に好ましい。
【００１９】
フィルター２は、サンプリング管１の内壁面に付着しなかった無機成分を捕集する必要がある。そのため、無機成分の粒径に応じて、無機成分を効率的に捕集できる細孔径を有する濾材（膜）を備えることが好ましい。例えば、図１に示すように、流入口２ａと流出口２ｂとを有する中空の容器２ｃと、この容器２ｃを流入口２ａ側の空間と流出口２ｂ側の空間とに仕切るように配設された濾材２ｄとを備えたフィルター２であることが好ましい。これにより、流入口から流入口側の空間に流入した炉内雰囲気成分は、濾材を通過しなければ流出口側の空間に移動できないため、炉内雰囲気成分をフィルターの流入口から流入させ、濾材を通過させて、流出口から流出させることにより、炉内雰囲気成分中の無機成分を濾材で捕集することが可能となる。濾材の細孔径は、特に限定されないが、０．１〜１００μｍが好ましく、７μｍ程度が更に好ましい。濾材の材質は、セルロース等が好ましいが、不純物の観点より、定量用ろ紙が特に好ましい。濾材厚さは、特に限定されないが、１０〜１０００μｍが好ましく、１００〜２００μｍが更に好ましい。濾材の面積は、特に限定されないが、５０〜５０００ｍｍ２が好ましく、１０００〜２０００ｍｍ２が更に好ましい。上記、濾材や容器の更に具体的な仕様は特に限定されないが、濾材としては、例えば、ＪＩＳ規格の定量分析用５種Ａ等を使用でき、濾材を装着するフィルターの容器としては、例えば、ジーエルサイエンス社製、ろ紙ホルダーＥＭＩ−４７等を使用することができる。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法においては、サンプリング管１とフィルター２との間を連結チューブ３で連結し、サンプリング管１から流出する高温炉内雰囲気成分を連結チューブ３を通じて移送し、フィルター２に送るものである。本実施の形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法は、サンプリング管１とフィルター２で回収した無機成分の量を測定することにより、高温炉内雰囲気における無機成分の濃度を測定するものであるため、サンプリング管１とフィルター２以外の部分に、無機成分が付着しないことが好ましく、付着したとしても微量（サンプリング管１とフィルター２で回収した量に対して１質量％以下）であることが好ましい。従って、連結チューブ３の材質は、無機成分が付着し難い、フッ素樹脂等であることが好ましい。連結チューブ３の長さは特に限定されないが、無機成分の付着防止や、圧力損失を低減するという観点から、短いことが好ましい。例えば、２００ｃｍ以下が好ましく、１００ｃｍ以下が更に好ましい。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法においては、フィルター２の流出口２ｂ側に排気チューブ４が配設されている。これにより、フィルター２で無機成分が捕集された後の高温炉内雰囲気成分が、流出口２ｂから排出され、排気チューブ４を通じて外部に排出される。排気チューブ４の材質は特に限定されず、シリコーン等を挙げることができる。
【００２２】
本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法は、炉内１３の高温炉内雰囲気成分中の無機成分の濃度を把握することを目的とするため、サンプリング管１及びフィルター２により捕集した無機成分量を測定するとともに、無機成分を捕集したときに流通させた高温炉内雰囲気成分の流量を正確に把握することが好ましい。そのため、炉内１３の高温炉内雰囲気成分を、排気チューブ４を通じて、ポンプを用いて一定流量で外部に流出させ、排出した高温炉内雰囲気成分の量を積算流量計により定量することが好ましい。これにより、サンプリング管１及びフィルター２により捕集した無機成分量とともに、その無機成分を含有していた高温炉内雰囲気成分の量を測定できるため、高温炉内雰囲気成分中の無機成分の濃度を算出することができる。ポンプで高温炉内雰囲気成分を吸引するときの流速は、０．１〜１０リットル／分が好ましく、１〜３リットル／分が更に好ましい。また、サンプリング管１及びフィルター２を流通させる高温炉内雰囲気成分の全流量は、１０〜１０００リットルが好ましく、１００〜５００リットルが更に好ましい。
【００２３】
サンプリング管の内壁面に付着した無機成分の付着量の測定は、サンプリング管の内壁面に付着させた無機成分を、サンプリング管からアルカリ性水溶液で抽出し、または、サンプリング管からアルカリ性水溶液で抽出した後更に、酸性水溶液で抽出し、得られた抽出物中の各成分の量を測定して行うことが好ましい。無機成分が、Ｓｉ、Ｎａ及びＫである場合には、Ｓｉがアルカリ水溶液で抽出され、Ｎａ及びＫが酸性溶液で抽出される。この場合、アルカリ性水溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム等が好ましい。また、酸性水溶液としては、フッ酸（ＨＦ）もしくは、フッ酸と無機酸との混酸が好ましい。
【００２４】
サンプリング管に付着した無機成分から、Ｓｉを抽出する場合は、上述のように、１〜２０質量％の水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し、室温〜２５０℃で１〜２４時間抽出操作を行うことが好ましい。そして、ＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合プラズマ発光分析装置：Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ社製）による測定を行い、Ｓｉの含有量を求めることが好ましい。
【００２５】
サンプリング管に付着した無機成分から、Ｎａ成分及びＫ成分を抽出する場合は、上述のように（Ｓｉの抽出に使用しない切断片）を、のフッ酸（ＨＦ）、もしくはフッ酸と無機酸との混酸であって、フッ酸の濃度が、１〜２０質量％の混酸に浸漬し、室温〜２５０℃で１〜２４時間抽出操作を行う好ましい。そして、Ｎａ成分及びＫ成分が溶解した混酸をＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合プラズマ発光分析装置：Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ社製）による測定を行い、Ｎａ成分及びＫ成分の含有量を求めることが好ましい。
【００２６】
フィルター２で捕集した無機成分の捕集量の測定を、湿式分析による精密分析によって行うか、もしくは簡易法として、フィルターで捕集した無機成分の質量を測定し、更にフィルターで捕集した無機成分を蛍光Ｘ線ＦＰ（Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）で測定して行うことが好ましい。フィルターで捕集した無機成分の質量の測定方法は、特に限定されるものではなく、例えば、無機成分の捕集前のフィルターの質量を測定し、無機成分の捕集後のフィルターの質量を測定して、その差を取って無機成分の質量とすることができる。フィルターで捕集した無機成分を蛍光Ｘ線ＦＰで測定することにより、フィルタ−で捕集した無機成分の各成分の組成比（質量比）が得られる。得られた、フィルターで捕集した無機成分の質量と、組成比とから、各無機成分の質量を得ることができる。
【００２７】
本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法は、セラミックス成形体を焼成する炉の炉内雰囲気成分を測定するものであるため、炉内雰囲気成分の中の無機成分としては、Ｓｉ、Ｎａ、Ｋ、及びＣｄからなる群から選択される少なくとも一種が挙げられる。無機成分は、炉内雰囲気温度でガス状、且つ常温で固体の無機成分である。
【００２８】
本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法は、所定のセラミックス成形体を高温炉（焼成炉）内で焼成して所望のセラミックス構造体を得るときに使用されるものであり、セラミックス成形体に含有され、高温炉内で揮発する無機成分を捕集、分析するものである。
【００２９】
本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法を用いる炉の炉内雰囲気温度は、８００℃以上であるが、１２００〜１４５０℃が好ましい。８００℃以上の炉においては、高温で気化し、外部に取り出すとすぐに固化して測定に使用する部材に付着するような、Ｓｉ、Ｎａ、Ｋ等の成分が、高温炉内雰囲気に含有されるため、本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法を効果的に用いることができる。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００３１】
（実施例１）
（セラミックス成形体）
焼成を行うセラミックス成形体としては、ＳｉＣを主原料としたＳｉＣ成形体を用いた。
【００３２】
（焼成炉）
焼成炉（炉）としては、連続炉を使用し、図１に示すような、高温炉内雰囲気成分の測定方法を行うための、サンプリング管及びフィルターを設置した。サンプリング管は、高純度アルミナ（純度９９質量％）製の円筒状の筒であり、内径１１ｍｍ、外径１５ｍｍ、長さ１０００ｍｍのものを用いた。フィルタ−は、細孔径７μｍ、厚さ１８０μｍの濾紙をテフロン製の容器に装着したものを用いた。図１に示すように、サンプリング管とフィルター（流入口側）との間は、内径８ｍｍ、長さ１０００ｍｍのフッ素樹脂製のチューブで繋いだ。そして、フィルターの流出口側には、内径６ｍｍ、長さ５００ｍｍのシリコーン製のチューブの一方の端部を繋ぎ、そのチューブの他方の端部側にポンプを繋いだ。ポンプとしては、定流量ポンプを使用し、測定時には、３リットル／分の速度で焼成炉内の高温炉内雰囲気成分を吸引した。また、ポンプの後に、積算流量計を配置した。積算流量計により、ポンプで吸引して炉内から流出した高温炉内雰囲気成分の総流量を測定した。
【００３３】
（測定）
雰囲気濃度を測定する個所にサンプリング管を挿入し、ポンプを作動させ、ＳｉＣ成形体を焼成しながら炉内の高温炉内雰囲気成分を３リットル／分の速度で、２．５時間吸引した。その後、サンプリング管とフィルターとを取り出した。測定時の炉内温度は１４００℃とした。
【００３４】
（サンプリング管付着物の測定）
サンプリング管を、５質量％水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し、２００℃で６時間抽出操作を行った。そして、得られた抽出液を、ＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合プラズマ発光分析装置：Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ社製）で測定し、サンプリング管に付着したＳｉの含有量を求めた。
【００３５】
サンプリング管を、フッ酸（ＨＦ）と塩酸（ＨＣｌ）との混酸であって、フッ酸の濃度が、５質量％の混酸に浸漬し、２００℃で６時間抽出操作を行った。そして、Ｎａ成分及びＫ成分が溶解した混酸を、ＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合プラズマ発光分析装置：Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ社製）による測定を行い、サンプリング管に付着したＮａ成分及びＫ成分の含有量を求めた。
【００３６】
（フィルター捕集物の測定）
捕集前のフィルターの質量を測定し、無機成分の捕集後のフィルターの質量を測定して、その差を取って無機成分の質量とした。フィルターで捕集した無機成分を蛍光Ｘ線ＦＰ（Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）で測定して、フィルタ−で捕集した無機成分の各成分の組成比（質量比）を得た。得られた、フィルターで捕集した無機成分の質量と、組成比とから、各無機成分の質量を算出した。
【００３７】
（無機成分濃度の算出）
高温炉内雰囲気成分中の無機成分濃度は、サンプリング管に付着した各無機成分の質量と、フィルターで捕集した各無機成分の質量とを、それぞれの成分毎に合計し、積算流量計で積算した高温炉内雰囲気成分の総量で除することにより、各成分の高温炉内雰囲気成分中の濃度を得た。
【００３８】
（評価１）
上記実施例１の方法を用いて、成形体炉内のＳｉＣ成形体の詰め量を変化させたときの、炉内雰囲気成分の変化を測定した。結果を表１に示す。表１において、ａ欄は「詰め量０」、ｂ欄は「標準詰め量」、ｃ欄は「標準の３倍量の詰め量」を示す。また、測定値は、炉内が安定してから、４８時間後の値である。ここで、「詰め量」とは、炉内に入れるＳｉＣ成形体の量をいい、「標準詰め量」とは、焼成炉内の空間の８割を占める量に対して１／３の量を示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
表１より、ＳｉＣ成形体の詰め量の増加量に追従して、炉内雰囲気成分の測定値が大きくなり、実際の炉内雰囲気成分と、炉内雰囲気成分の測定値との相関が取れていることがわかる。
【００４１】
（評価２）
上記実施例１の方法を用いて、焼成炉を長時間運転したときの、炉内雰囲気成分の変化を測定した。結果を表２に示す。表２において、Ａ欄は、炉内が安定して最初に測定した値であり、Ｂ欄は、それから３時間後の値であり、Ｃ欄は、それから更に２４時間後の値であり、Ｄ欄は、それから更に２４時間後の値であり、Ｅ欄は、それから更に３時間後の値である。
【００４２】
【表２】
【００４３】
表２より、焼成炉の長時間運転に伴う炉内雰囲気成分の変動が、観測されていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、セラミックスを含む構造体を焼成により製造するときの高温炉内の雰囲気状態を把握し、効率的にセラミックス構造体を製造するために好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の高温炉内雰囲気成分の測定方法の一実施形態を実施するための装置を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１：サンプリング管、２：フィルター、２ａ：流入口、２ｂ：流出口、２ｃ：容器、２ｄ濾材、３：連結チューブ、４：排気チューブ、１１：高温炉（炉）、１２：炉壁（壁）、１３：炉内、１４：貫通孔。
【技術分野】
【０００１】
本発明は高温炉内雰囲気成分の測定方法に関し、更に詳しくは、炉内雰囲気温度が８００℃以上の高温炉内の、雰囲気成分を測定することが可能な高温炉内雰囲気成分の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックス製の構造体を製造する場合、通常、所定の成形体を焼成炉内で焼成して所望のセラミックス構造体を得る。しかし、焼成時には、成形体中の成分が揮発し、腐食成分による炉材の劣化やセラミックス構造体自身の品質劣化に及ぶことがある。
【０００３】
セラミックス構造体を製造する場合の焼成炉に関する上記問題点について検討し、解決策を見出すためには、焼成炉内の炉内雰囲気成分の中の問題となる成分を分析し、その存在状況を把握することが不可欠である。
【０００４】
従来、排ガス分析においては、ステンレススチール製等のサンプリング管を挿入して、雰囲気ガスをサンプリングし、溶液中にバブリング吸収したり、樹脂製、ガラス製等の濾過材でトラップしたりして、雰囲気中の濃度を算出することにより行われていた（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】ＪＩＳ Ｋ ００９５ 排ガス試料採取方法等
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記方法では、８００℃以上の高温炉の炉内雰囲気成分の分析において、炉内雰囲気成分中に、炉内雰囲気温度でガス状、且つ常温で固体の無機成分が含まれている場合には、サンプリングの途中で、当該無機成分が、サンプリング管等に凝集、吸着し、正確な炉内雰囲気成分（無機成分）の濃度を測定することができなかった。
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、炉内雰囲気温度が８００℃以上の高温炉内の、雰囲気成分を測定することが可能な高温炉内雰囲気成分の測定方法を提供することを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するため、本発明によって以下の高温炉内雰囲気成分の測定方法が提供される。
【０００８】
［１］ 炉内雰囲気温度８００℃以上でセラミックス成形体を焼成する炉の炉内雰囲気成分を、前記炉の壁に形成された貫通孔に挿入した前記炉内雰囲気温度で化学的に安定なサンプリング管の内部を通過させて、炉の外部に流出させ、前記サンプリング管を通じて炉の外部に流出した炉内雰囲気成分をフィルターで濾過し、前記サンプリング管の内部を炉内雰囲気成分が通過するときに、前記サンプリング管の内壁面に付着した、炉内雰囲気成分の中の、炉内雰囲気温度でガス状、且つ常温で固体の無機成分の付着量と、前記フィルターで捕集した、前記サンプリング管を通じて炉の外部に流出した炉内雰囲気成分の中の前記無機成分の捕集量とを測定する高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【０００９】
［２］ 前記サンプリング管の内壁面に付着した前記無機成分の付着量の測定を、前記サンプリング管の内壁面に付着させた前記無機成分を、前記サンプリング管からアルカリ性水溶液で抽出し、または、アルカリ性水溶液で抽出した後に更に、酸性水溶液で抽出し、得られた抽出物中の各成分の量を測定して行う［１］に記載の高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【００１０】
［３］ 前記フィルターで捕集した前記無機成分の捕集量の測定を、湿式分析による精密分析によって行うか、もしくは、前記フィルターで捕集した前記無機成分の質量を測定し、更に前記フィルターで捕集した前記無機成分を蛍光Ｘ線ＦＰ（Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）法で測定して行う［１］又は［２］に記載の高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【００１１】
［４］ 前記炉内雰囲気成分の中の前記無機成分が、Ｓｉ、Ｎａ、Ｋ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａからなる群から選択される少なくとも一種である［１］〜［３］のいずれかに記載の高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【００１２】
［５］ 前記炉内雰囲気温度で化学的に安定なサンプリング管が、アルミナ、ジルコニア、石英及びイットリアからなる群から選択される少なくとも一種からなるサンプリング管である［１］〜［４］のいずれかに記載の高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の高温炉内雰囲気成分の測定方法によれば、炉内雰囲気温度で化学的に安定なサンプリング管で炉内雰囲気成分（無機成分）を炉の外部に取り出し、サンプリング管により炉の外に流出した炉内雰囲気成分をフィルターで捕集するため、サンプリング管に付着した炉内雰囲気成分は、抽出等により、サンプリング管からの不純物の混入なしに回収することができ、また、サンプリング管に付着せずに炉の外部に流出した炉内雰囲気成分は、フィルターにより捕集され、回収することが可能となる。これにより、高温炉内雰囲気成分を確実に回収でき、その濃度を正確に測定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
【００１５】
図１は、本発明の高温炉内雰囲気成分の測定方法の一実施形態を実施するための装置を模式的に示す断面図である。本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法を実施するために、図１に示すような装置を作製する。図１に示すように、高温炉（炉）１１の壁（炉壁）１２に、貫通孔１４を形成する。そして、貫通孔１４に炉内雰囲気温度で化学的に安定なサンプリング管１を挿入する。そして、サンプリング管１の炉内雰囲気成分が流出する側の端部に連結チューブ３の一方の端部が連結され、連結チューブ３の他方の端部にフィルター２が配設され、サンプリング管１の内部を通過して高温炉の外部に流出した炉内雰囲気成分が連結チューブ３の内部を通ってフィルター２に送られるように形成されている。そして、フィルター２を通過した高温炉内雰囲気成分が排出されるように、フィルター２に排気チューブ４が連結されている。サンプリング管１は、貫通孔１４との隙間から外部に炉内雰囲気成分が流出しない状態で挿入することが好ましい。サンプリング管１と貫通孔１４との隙間から外部に炉内雰囲気成分が流出しないようにするため、サンプリング管１の外周面と貫通孔１４の内壁面との間にアルミナファイバーや石英ファイバー等を配設することが好ましい。
【００１６】
本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法は、このような装置によって実施することができる。すなわち、本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法は、炉内雰囲気温度８００℃以上でセラミックス成形体を焼成する炉（高温炉）１１の炉内雰囲気成分を、炉１１の壁（炉壁）１２に形成された貫通孔１４に挿入した炉内雰囲気温度で化学的に安定なサンプリング管１を通じて、炉内１３から炉１１の外部に流出させ、サンプリング管１を通じて炉１１の外部に流出した炉内雰囲気成分をフィルター２で濾過する。そして、サンプリング管１の内部を炉内雰囲気成分が通過するときに、サンプリング管１の内壁面に付着した、炉内雰囲気成分の中の、炉内雰囲気温度でガス状、且つ常温で固体の無機成分の付着量と、フィルター２で捕集した、サンプリング管１を通じて炉の外部に流出した炉内雰囲気成分の中の前記無機成分の捕集量とを測定することにより、高温炉内雰囲気成分を測定するものである。ここで、「サンプリング管が炉内雰囲気温度で化学的に安定」というときは、炉内雰囲気温度において、サンプリング管自体が化学変化や変形を起こさず、且つ、サンプリング管が炉内雰囲気成分と化学反応を起こさないことをいう。また、常温とは２０℃をいう。また、本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法において、「無機成分」というときは、無機成分、金属成分、及びこれらの化合物を含むものとする。例えば、Ｓｉ、Ｎａ、Ｋ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａからなる群から選択される少なくとも一種、並びにこれらの化合物を挙げることができる。
【００１７】
このように、炉内雰囲気成分をサンプリング管１の内部を通過させて炉内１３から炉の外部に流出させ、外部に流出した炉内雰囲気成分をフィルター２で濾過するため、炉内雰囲気成分が炉から流出するときに、炉内雰囲気成分中の無機成分の一部がサンプリング管１内で凝集して内壁面に付着し、無機成分の残部がサンプリング管１に付着せずに流れて行き、フィルター２で捕集される。これにより、炉内雰囲気成分中の無機成分を、サンプリング管１及びフィルター２により効率的に回収することができ、炉内雰囲気中の無機成分の濃度を正確に測定することが可能となる。そして、これら無機成分の中に、焼成炉を腐食させる成分や、粉塵を形成する成分が含まれているため、本発明の高温炉内雰囲気成分の測定方法により、焼成炉内の腐食成分や粉塵の存在状態を把握することができ、これらを低減、除去する方策の検討に有効に利用することができる。
【００１８】
サンプリング管１は、炉内雰囲気温度で化学的に安定である必要がある。これは、サンプリング管１の内壁面に無機成分が付着した時に、無機成分と化学反応を起こすと、無機成分の付着量を正確に測定することができないからである。そのため、サンプリング管は、例えば、アルミナ、ジルコニア、石英及びイットリアからなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。サンプリング管１の形状は、特に限定されるものではなく、両端部が開放状態の筒状であればよい。例えば、円筒形、底面が四角形等の多角形の筒形状、底面が楕円形、長円形、トラック形状等の筒形状、底面が不定形の筒形状を挙げることができる。サンプリング管１の中心軸方向の長さは、特に限定されるものではないが、炉断熱層長さプラス１００〜１０００ｍｍが好ましく、炉断熱層長さプラス２００〜３００ｍｍが更に好ましい。サンプリング管１の空洞部分の中心軸に直交する断面の大きさは特に限定されないが、例えば、サンプリング管１が円筒形である場合には、内径が１０〜５０ｍｍが好ましく、１０〜１５ｍｍが更に好ましい。サンプリング管１の厚さ（肉厚）は、特に限定されないが、１〜１０ｍｍが好ましく、２〜５ｍｍが更に好ましい。
【００１９】
フィルター２は、サンプリング管１の内壁面に付着しなかった無機成分を捕集する必要がある。そのため、無機成分の粒径に応じて、無機成分を効率的に捕集できる細孔径を有する濾材（膜）を備えることが好ましい。例えば、図１に示すように、流入口２ａと流出口２ｂとを有する中空の容器２ｃと、この容器２ｃを流入口２ａ側の空間と流出口２ｂ側の空間とに仕切るように配設された濾材２ｄとを備えたフィルター２であることが好ましい。これにより、流入口から流入口側の空間に流入した炉内雰囲気成分は、濾材を通過しなければ流出口側の空間に移動できないため、炉内雰囲気成分をフィルターの流入口から流入させ、濾材を通過させて、流出口から流出させることにより、炉内雰囲気成分中の無機成分を濾材で捕集することが可能となる。濾材の細孔径は、特に限定されないが、０．１〜１００μｍが好ましく、７μｍ程度が更に好ましい。濾材の材質は、セルロース等が好ましいが、不純物の観点より、定量用ろ紙が特に好ましい。濾材厚さは、特に限定されないが、１０〜１０００μｍが好ましく、１００〜２００μｍが更に好ましい。濾材の面積は、特に限定されないが、５０〜５０００ｍｍ２が好ましく、１０００〜２０００ｍｍ２が更に好ましい。上記、濾材や容器の更に具体的な仕様は特に限定されないが、濾材としては、例えば、ＪＩＳ規格の定量分析用５種Ａ等を使用でき、濾材を装着するフィルターの容器としては、例えば、ジーエルサイエンス社製、ろ紙ホルダーＥＭＩ−４７等を使用することができる。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法においては、サンプリング管１とフィルター２との間を連結チューブ３で連結し、サンプリング管１から流出する高温炉内雰囲気成分を連結チューブ３を通じて移送し、フィルター２に送るものである。本実施の形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法は、サンプリング管１とフィルター２で回収した無機成分の量を測定することにより、高温炉内雰囲気における無機成分の濃度を測定するものであるため、サンプリング管１とフィルター２以外の部分に、無機成分が付着しないことが好ましく、付着したとしても微量（サンプリング管１とフィルター２で回収した量に対して１質量％以下）であることが好ましい。従って、連結チューブ３の材質は、無機成分が付着し難い、フッ素樹脂等であることが好ましい。連結チューブ３の長さは特に限定されないが、無機成分の付着防止や、圧力損失を低減するという観点から、短いことが好ましい。例えば、２００ｃｍ以下が好ましく、１００ｃｍ以下が更に好ましい。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法においては、フィルター２の流出口２ｂ側に排気チューブ４が配設されている。これにより、フィルター２で無機成分が捕集された後の高温炉内雰囲気成分が、流出口２ｂから排出され、排気チューブ４を通じて外部に排出される。排気チューブ４の材質は特に限定されず、シリコーン等を挙げることができる。
【００２２】
本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法は、炉内１３の高温炉内雰囲気成分中の無機成分の濃度を把握することを目的とするため、サンプリング管１及びフィルター２により捕集した無機成分量を測定するとともに、無機成分を捕集したときに流通させた高温炉内雰囲気成分の流量を正確に把握することが好ましい。そのため、炉内１３の高温炉内雰囲気成分を、排気チューブ４を通じて、ポンプを用いて一定流量で外部に流出させ、排出した高温炉内雰囲気成分の量を積算流量計により定量することが好ましい。これにより、サンプリング管１及びフィルター２により捕集した無機成分量とともに、その無機成分を含有していた高温炉内雰囲気成分の量を測定できるため、高温炉内雰囲気成分中の無機成分の濃度を算出することができる。ポンプで高温炉内雰囲気成分を吸引するときの流速は、０．１〜１０リットル／分が好ましく、１〜３リットル／分が更に好ましい。また、サンプリング管１及びフィルター２を流通させる高温炉内雰囲気成分の全流量は、１０〜１０００リットルが好ましく、１００〜５００リットルが更に好ましい。
【００２３】
サンプリング管の内壁面に付着した無機成分の付着量の測定は、サンプリング管の内壁面に付着させた無機成分を、サンプリング管からアルカリ性水溶液で抽出し、または、サンプリング管からアルカリ性水溶液で抽出した後更に、酸性水溶液で抽出し、得られた抽出物中の各成分の量を測定して行うことが好ましい。無機成分が、Ｓｉ、Ｎａ及びＫである場合には、Ｓｉがアルカリ水溶液で抽出され、Ｎａ及びＫが酸性溶液で抽出される。この場合、アルカリ性水溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム等が好ましい。また、酸性水溶液としては、フッ酸（ＨＦ）もしくは、フッ酸と無機酸との混酸が好ましい。
【００２４】
サンプリング管に付着した無機成分から、Ｓｉを抽出する場合は、上述のように、１〜２０質量％の水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し、室温〜２５０℃で１〜２４時間抽出操作を行うことが好ましい。そして、ＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合プラズマ発光分析装置：Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ社製）による測定を行い、Ｓｉの含有量を求めることが好ましい。
【００２５】
サンプリング管に付着した無機成分から、Ｎａ成分及びＫ成分を抽出する場合は、上述のように（Ｓｉの抽出に使用しない切断片）を、のフッ酸（ＨＦ）、もしくはフッ酸と無機酸との混酸であって、フッ酸の濃度が、１〜２０質量％の混酸に浸漬し、室温〜２５０℃で１〜２４時間抽出操作を行う好ましい。そして、Ｎａ成分及びＫ成分が溶解した混酸をＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合プラズマ発光分析装置：Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ社製）による測定を行い、Ｎａ成分及びＫ成分の含有量を求めることが好ましい。
【００２６】
フィルター２で捕集した無機成分の捕集量の測定を、湿式分析による精密分析によって行うか、もしくは簡易法として、フィルターで捕集した無機成分の質量を測定し、更にフィルターで捕集した無機成分を蛍光Ｘ線ＦＰ（Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）で測定して行うことが好ましい。フィルターで捕集した無機成分の質量の測定方法は、特に限定されるものではなく、例えば、無機成分の捕集前のフィルターの質量を測定し、無機成分の捕集後のフィルターの質量を測定して、その差を取って無機成分の質量とすることができる。フィルターで捕集した無機成分を蛍光Ｘ線ＦＰで測定することにより、フィルタ−で捕集した無機成分の各成分の組成比（質量比）が得られる。得られた、フィルターで捕集した無機成分の質量と、組成比とから、各無機成分の質量を得ることができる。
【００２７】
本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法は、セラミックス成形体を焼成する炉の炉内雰囲気成分を測定するものであるため、炉内雰囲気成分の中の無機成分としては、Ｓｉ、Ｎａ、Ｋ、及びＣｄからなる群から選択される少なくとも一種が挙げられる。無機成分は、炉内雰囲気温度でガス状、且つ常温で固体の無機成分である。
【００２８】
本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法は、所定のセラミックス成形体を高温炉（焼成炉）内で焼成して所望のセラミックス構造体を得るときに使用されるものであり、セラミックス成形体に含有され、高温炉内で揮発する無機成分を捕集、分析するものである。
【００２９】
本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法を用いる炉の炉内雰囲気温度は、８００℃以上であるが、１２００〜１４５０℃が好ましい。８００℃以上の炉においては、高温で気化し、外部に取り出すとすぐに固化して測定に使用する部材に付着するような、Ｓｉ、Ｎａ、Ｋ等の成分が、高温炉内雰囲気に含有されるため、本実施形態の高温炉内雰囲気成分の測定方法を効果的に用いることができる。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００３１】
（実施例１）
（セラミックス成形体）
焼成を行うセラミックス成形体としては、ＳｉＣを主原料としたＳｉＣ成形体を用いた。
【００３２】
（焼成炉）
焼成炉（炉）としては、連続炉を使用し、図１に示すような、高温炉内雰囲気成分の測定方法を行うための、サンプリング管及びフィルターを設置した。サンプリング管は、高純度アルミナ（純度９９質量％）製の円筒状の筒であり、内径１１ｍｍ、外径１５ｍｍ、長さ１０００ｍｍのものを用いた。フィルタ−は、細孔径７μｍ、厚さ１８０μｍの濾紙をテフロン製の容器に装着したものを用いた。図１に示すように、サンプリング管とフィルター（流入口側）との間は、内径８ｍｍ、長さ１０００ｍｍのフッ素樹脂製のチューブで繋いだ。そして、フィルターの流出口側には、内径６ｍｍ、長さ５００ｍｍのシリコーン製のチューブの一方の端部を繋ぎ、そのチューブの他方の端部側にポンプを繋いだ。ポンプとしては、定流量ポンプを使用し、測定時には、３リットル／分の速度で焼成炉内の高温炉内雰囲気成分を吸引した。また、ポンプの後に、積算流量計を配置した。積算流量計により、ポンプで吸引して炉内から流出した高温炉内雰囲気成分の総流量を測定した。
【００３３】
（測定）
雰囲気濃度を測定する個所にサンプリング管を挿入し、ポンプを作動させ、ＳｉＣ成形体を焼成しながら炉内の高温炉内雰囲気成分を３リットル／分の速度で、２．５時間吸引した。その後、サンプリング管とフィルターとを取り出した。測定時の炉内温度は１４００℃とした。
【００３４】
（サンプリング管付着物の測定）
サンプリング管を、５質量％水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し、２００℃で６時間抽出操作を行った。そして、得られた抽出液を、ＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合プラズマ発光分析装置：Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ社製）で測定し、サンプリング管に付着したＳｉの含有量を求めた。
【００３５】
サンプリング管を、フッ酸（ＨＦ）と塩酸（ＨＣｌ）との混酸であって、フッ酸の濃度が、５質量％の混酸に浸漬し、２００℃で６時間抽出操作を行った。そして、Ｎａ成分及びＫ成分が溶解した混酸を、ＩＣＰ−ＡＥＳ（誘導結合プラズマ発光分析装置：Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｓｈｅｒ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ社製）による測定を行い、サンプリング管に付着したＮａ成分及びＫ成分の含有量を求めた。
【００３６】
（フィルター捕集物の測定）
捕集前のフィルターの質量を測定し、無機成分の捕集後のフィルターの質量を測定して、その差を取って無機成分の質量とした。フィルターで捕集した無機成分を蛍光Ｘ線ＦＰ（Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）で測定して、フィルタ−で捕集した無機成分の各成分の組成比（質量比）を得た。得られた、フィルターで捕集した無機成分の質量と、組成比とから、各無機成分の質量を算出した。
【００３７】
（無機成分濃度の算出）
高温炉内雰囲気成分中の無機成分濃度は、サンプリング管に付着した各無機成分の質量と、フィルターで捕集した各無機成分の質量とを、それぞれの成分毎に合計し、積算流量計で積算した高温炉内雰囲気成分の総量で除することにより、各成分の高温炉内雰囲気成分中の濃度を得た。
【００３８】
（評価１）
上記実施例１の方法を用いて、成形体炉内のＳｉＣ成形体の詰め量を変化させたときの、炉内雰囲気成分の変化を測定した。結果を表１に示す。表１において、ａ欄は「詰め量０」、ｂ欄は「標準詰め量」、ｃ欄は「標準の３倍量の詰め量」を示す。また、測定値は、炉内が安定してから、４８時間後の値である。ここで、「詰め量」とは、炉内に入れるＳｉＣ成形体の量をいい、「標準詰め量」とは、焼成炉内の空間の８割を占める量に対して１／３の量を示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
表１より、ＳｉＣ成形体の詰め量の増加量に追従して、炉内雰囲気成分の測定値が大きくなり、実際の炉内雰囲気成分と、炉内雰囲気成分の測定値との相関が取れていることがわかる。
【００４１】
（評価２）
上記実施例１の方法を用いて、焼成炉を長時間運転したときの、炉内雰囲気成分の変化を測定した。結果を表２に示す。表２において、Ａ欄は、炉内が安定して最初に測定した値であり、Ｂ欄は、それから３時間後の値であり、Ｃ欄は、それから更に２４時間後の値であり、Ｄ欄は、それから更に２４時間後の値であり、Ｅ欄は、それから更に３時間後の値である。
【００４２】
【表２】
【００４３】
表２より、焼成炉の長時間運転に伴う炉内雰囲気成分の変動が、観測されていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、セラミックスを含む構造体を焼成により製造するときの高温炉内の雰囲気状態を把握し、効率的にセラミックス構造体を製造するために好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の高温炉内雰囲気成分の測定方法の一実施形態を実施するための装置を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１：サンプリング管、２：フィルター、２ａ：流入口、２ｂ：流出口、２ｃ：容器、２ｄ濾材、３：連結チューブ、４：排気チューブ、１１：高温炉（炉）、１２：炉壁（壁）、１３：炉内、１４：貫通孔。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内雰囲気温度８００℃以上でセラミックス成形体を焼成する炉の炉内雰囲気成分を、前記炉の壁に形成された貫通孔に挿入した前記炉内雰囲気温度で化学的に安定なサンプリング管の内部を通過させて、炉の外部に流出させ、前記サンプリング管を通じて炉の外部に流出した炉内雰囲気成分をフィルターで濾過し、
前記サンプリング管の内部を炉内雰囲気成分が通過するときに、前記サンプリング管の内壁面に付着した、炉内雰囲気成分の中の、炉内雰囲気温度でガス状、且つ常温で固体の無機成分の付着量と、前記フィルターで捕集した、前記サンプリング管を通じて炉の外部に流出した炉内雰囲気成分の中の前記無機成分の捕集量とを測定する高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【請求項２】
前記サンプリング管の内壁面に付着した前記無機成分の付着量の測定を、前記サンプリング管の内壁面に付着させた前記無機成分を、前記サンプリング管から、アルカリ性水溶液で抽出し、または、アルカリ性水溶液で抽出した後に更に、酸性水溶液で抽出し、得られた抽出物中の各成分の量を測定して行う請求項１に記載の高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【請求項３】
前記フィルターで捕集した前記無機成分の捕集量の測定を、湿式分析による精密分析によって行うか、もしくは、前記フィルターで捕集した前記無機成分の質量を測定し、更に前記フィルターで捕集した前記無機成分を蛍光Ｘ線ＦＰで測定して行う請求項１又は２に記載の高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【請求項４】
前記炉内雰囲気成分の中の前記無機成分が、Ｓｉ、Ｎａ、Ｋ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａからなる群から選択される少なくとも一種である請求項１〜３のいずれかに記載の高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【請求項５】
前記炉内雰囲気温度で化学的に安定なサンプリング管が、アルミナ、ジルコニア、石英及びイットリアからなる群から選択される少なくとも一種からなるサンプリング管である請求項１〜４のいずれかに記載の高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【請求項１】
炉内雰囲気温度８００℃以上でセラミックス成形体を焼成する炉の炉内雰囲気成分を、前記炉の壁に形成された貫通孔に挿入した前記炉内雰囲気温度で化学的に安定なサンプリング管の内部を通過させて、炉の外部に流出させ、前記サンプリング管を通じて炉の外部に流出した炉内雰囲気成分をフィルターで濾過し、
前記サンプリング管の内部を炉内雰囲気成分が通過するときに、前記サンプリング管の内壁面に付着した、炉内雰囲気成分の中の、炉内雰囲気温度でガス状、且つ常温で固体の無機成分の付着量と、前記フィルターで捕集した、前記サンプリング管を通じて炉の外部に流出した炉内雰囲気成分の中の前記無機成分の捕集量とを測定する高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【請求項２】
前記サンプリング管の内壁面に付着した前記無機成分の付着量の測定を、前記サンプリング管の内壁面に付着させた前記無機成分を、前記サンプリング管から、アルカリ性水溶液で抽出し、または、アルカリ性水溶液で抽出した後に更に、酸性水溶液で抽出し、得られた抽出物中の各成分の量を測定して行う請求項１に記載の高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【請求項３】
前記フィルターで捕集した前記無機成分の捕集量の測定を、湿式分析による精密分析によって行うか、もしくは、前記フィルターで捕集した前記無機成分の質量を測定し、更に前記フィルターで捕集した前記無機成分を蛍光Ｘ線ＦＰで測定して行う請求項１又は２に記載の高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【請求項４】
前記炉内雰囲気成分の中の前記無機成分が、Ｓｉ、Ｎａ、Ｋ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａからなる群から選択される少なくとも一種である請求項１〜３のいずれかに記載の高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【請求項５】
前記炉内雰囲気温度で化学的に安定なサンプリング管が、アルミナ、ジルコニア、石英及びイットリアからなる群から選択される少なくとも一種からなるサンプリング管である請求項１〜４のいずれかに記載の高温炉内雰囲気成分の測定方法。
【図１】
【公開番号】特開２００８−２２４５５４（Ｐ２００８−２２４５５４Ａ）
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６５９２３（Ｐ２００７−６５９２３）
【出願日】平成１９年３月１４日（２００７．３．１４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１４日（２００７．３．１４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
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